普通化学习习题与解答(第四章)

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第四章 电化学与金属腐蚀
1. 是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）
（1）取两根金属铜棒，将一根插入盛有0.13
mol dm
-⋅4CuSO 溶液的烧杯中，另一根插入盛有
13mol dm -⋅4CuSO 溶液的烧杯中，并用盐桥将两支烧杯中的溶液连接起来，可以组成一个浓差原电
池。

（+）
（2 （3K θ（4（5若往2、（1 （2 （b ）330.10.1mol dm HAc mol dm NaAc --⋅+⋅ （c ）30.1mol dm HAc -⋅ （d ）3340.1mol dm H PO -⋅ （3）在下列电池反应中
当该原电池的电动势为零时，2Cu +的浓度为 （b
）
（a ）2735.0510mol dm --⨯⋅ （b ）2135.7110mol dm --⨯⋅ （c ）1437.1010mol dm --⨯⋅ （d ）1137.5610mol dm --⨯⋅
（4）电镀工艺是将欲镀零件作为电解池的（ ）；阳极氧化是将需要处理的部件作为电解池的（ ） （
a ，
b ）
（a ）阴极 （b ）阳极 （c ）任意一个极
3、填空题
（1）有一种含Cl Br I ---、和的溶液，要使I -被氧化，而Cl Br --、不被氧化，则在以下常用的氧化剂中应选（ d ）为最适宜。

（a ）4KMnO 酸性溶液，（b ）227K Cr O 酸性溶液，（c ）氯水，（d ）243()Fe SO 溶液 （2
()Pt Fe -（3Li Na +、质，
（Li +、4、（1（2（3（4解：（1 （2 （3 （4 5、解：（1）22()()Zn Zn Fe Fe ++-+ （2）232(),()Pt I I Fe Fe Pt -++-+ （3）224(),()Ni Ni Sn Sn Pt +++-+
（4）2324
(),,,()Pt Fe Fe Mn MnO H Pt +++-
+-+ 6、参见标准电极电势表，分别选择一种合适的氧化剂，能够氧化：
（1）2Cl Cl -成；（2）2Pb Pb +成；（3）23Fe Fe ++成
再分别选择一种合适的还原剂，能够还原：（a ）32Fe Fe ++成；（b ）Ag Ag +成； （c ）2NO NO -成
解：合适的氧化剂为：
（1）酸化的4MnO -；（2）3HNO ；（3）2Cl 合适的还原剂为：
（1）Zn ；（2）2Sn +；（3）I -
注：本题答案不单一，同学们可根据原理自行选择。

7、将锡和铅的金属片分别插入含有该金属离子的溶液中并组成原电池（用图示表示，要注明浓度）。

（1）23()0.0100c Sn mol dm +-=⋅；23() 1.00c Pb mol dm +-=⋅ （2）23() 1.00c Sn mol dm +-=⋅；23()0.100c Pb mol dm +-=⋅
解：（1）当 （2）当 8、2Fe +解： 22()()()()Zn s Fe aq Zn aq Fe s +++=+
= -0.447V -（-0.7618V ）=0.315V
故2211()/( 2.310)1/eq eq c Fe c Zn K θ++-⨯==，反应进行得相当完全。

9、将下列反应组成原电池（温度为298.15K ）：
（1） 计算原电池的标准电动势； （2） 计算反应的标准摩尔吉布斯函数变； （3） 用图示表示原电池；
（4） 计算23() 1.010c I mol dm ---=⨯⋅以及32()()/10c Fe c Fe ++=时原电池的电动势。

解：（1）查阅教材附录：32(/)0.771Fe Fe V θϕ++=；2(/)0.5355I I V θϕ-=。

= 0.771V - 0.5355V = 0.236V
（2）r m
G nFE θ
θ∆=- （3）原电池图示：322(),()Pt I I Fe Fe Pt -++-+ （4）
10、当pH=5.00，除()H aq +离子外，其余有关物质均处于标准条件下，下列反应能否自发进行？试通过计
解： 当可见(ϕ11、，
解： 因为 所以 又
则 12、2Pt H 动势为 解：13、（1）（2）322227237614Cr I H O Cr O I H +--+++=++ （3）32222Cu FeCl CuCl FeCl +=+
解：25℃的标准状态下，查阅教材附录相关数据，得到各对电池的标准电极电势值，并对比相应标准电极电势的大小。

（1）32(/)(/)Ag Ag Fe Fe θθϕϕ+++>；反应向右进行（正向自发） （2）23272(/)(/)Cr O Cr I I θθϕϕ-+->；反应向左进行（逆向自发） （3）232(/)(/)Cu Cu Fe Fe θθϕϕ+++<；反应向右进行（正向自发） 2
2223()/0.05917lg ()/()/c Fe c V E E n c I c c Fe c θ
θθθ+-+⎡⎤⎣⎦=-⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦
14、在pH=4.0时，下列反应能否自发进行？试通过计算说明之（除H OH +-及外，其他物质均处
于标准条件下）。

（1）232722()()()()()()Cr O aq H aq Br aq Br l Cr aq H O l -+-+++→++
（2）24
22()()()()()()MnO aq H aq Cl aq Cl l Mn aq H O l -
+-+++→++ 解： pH=4.0，其他物质均处于标准条件下：
（1）反应232722()()()()()()Cr O aq H aq Br aq Br l Cr aq H O l -+-+++→++组成原电池：
正极：2327214627Cr O H e Cr H O -+-+++=+ 负极：222Br Br e --=+
因
2(Cr O θϕ（2因(θϕ15、解：
0.236V
16、（1（2（3（4）当解： （（2）原电池反应为：222Co Cl Co Cl +-+=+ （3）
当2()p Cl 增大时，2(/)Cl Cl ϕ-增大，原电池电动势E 值增大；当2()p Cl 减小时，2(/)Cl Cl ϕ-减小，原电
池电动势E 值减小。

(4) 当2Co +的浓度为30.010mol dm -⋅时， 原电池的电动势增加了0.06V 。

14
22()/()/(c Cr O c c H c Cr θθ
ϕ-+⎡⎤⎡⎤2222
()/(/)(/)ln ()/p Cl p RT
Cl Cl Cl Cl nF c Cl c θθθϕϕ-
-
-=+⎡⎤⎣⎦
17、从标准电极电势值分析下列反应向哪个方向进行？
实验室中是根据什么原理，采取什么措施，利用上述反应制备氯气的？
解： 根据教材附录数据可知，22(/) 1.224MnO Mn V θϕ+=，2(/) 1.358Cl Cl V θϕ-=。

222(/)(/)MnO Mn Cl Cl θθϕϕ+-<，故在标准状态下，反应向左进行（正向非自发）。

然而2MnO 的氧化性受介质酸度的影响较大。

从22/MnO Mn +电极的半反应式：
222()4()2()2MnO s H aq e Mn aq H O +-+++=+可得出H +浓度对其电极电势的影响为：
即ϕ值随H +浓度
的增大而增大，所以实验室用浓盐酸（如312mol dm -⋅）与2MnO 在加热条)-的增加及，使
2(MnO ϕ18、
解： 19、少？
解查)Cu 与2(Cu θϕ+所以 可见，20、（1（2（3解： （ （2）阳极：22()()2Cl aq Cl g e --=+ 阴极：22()Mg e Mg s +-+=
（3）阳极：224()2()()4OH aq H O l O g e --=++ 阴极：222()22()()H O l e OH aq H g --+=+
21、电解镍盐溶液，其中23()0.10c Ni mol dm +-=⋅。

如果在阴极上只要Ni 析出，而不析出氢气，计
算溶液的最小pH 值（设氢气在Ni 上的超电势为0.21V ）。

解： 电解镍盐溶液时，阴极可能发生的反应为： 4
22222()/(/)(/)lg ()/c H c RT MnO Mn MnO Mn nF c Mn c θθθ
ϕϕ++++⎡⎤⎣⎦=+⎡⎤⎣⎦
镍的析出电势：
氢的析出电势： 为使氢气不析出
，
需
满
足
22
(/)(/)
N
i
N i
H H ϕϕ+
+≥，即： 则 3
()0.044c H m o l d m +-≤⋅
溶液的最小pH 值为1.36。

22、分别写出铁在微酸性水膜中，与铁完全浸没在稀硫酸（31mol dm -⋅）中发生腐蚀的两级反应
式。

解：
23、试从θϕ解： 而
1310-⨯ 24、溶于1.0mol ⋅()AgI ，求出(θϕ解： 该原电池总反应式为：()()()Ag aq Cl aq AgCl s +-+=，反应的平衡常数为 又
同理，设计另一原电池： 银在盐酸中的溶解反应为：
因为2(/)(/)H H AgCl Ag θθϕϕ+<，所以银不溶于31.0mol dm HCl -⋅的溶液。

银在HI 中的溶解反应为：
因为2(/)(/)H H AgI Ag θθϕϕ+>，所以银能溶于31.0mol dm HI -⋅的溶液。

2220.05917(/)(/)lg ()/()
2H H H H c H c θθϕϕη+++⎡⎤=+-⎣⎦阴(/)(/)lg 0.059170.05917n Ag Ag AgCl Ag nE K V V θθθθ
ϕϕ+⎡⎤-⎣⎦==
25、氢气在锌电极上的超电势η与电极上通过的电流密度j 的关系为：
在298K 时，用Zn 做阴极，惰性物质做阳极，电解液浓度为140.1mol kg ZnSO -⋅的溶液，设pH 为7.0。

若要使2()H g 不与Zn 同时析出，应控制电流密度在什么范围内？（提示：注意分析超电势使氢电极电势增大还是减小）
解：Zn 作阴极，电解液浓度为1340.10.1)mol kg mol dm ZnSO --⋅≈⋅(的溶液，阴极可能发生的反应为： 锌的析出电势：
氢气的析出电势 ： 为使氢气不与Zn 同时析出，即Zn 析出，氢气不析出，则要求：
则 η由 解得
2()p
H p θ⎡⎤=⎣⎦。