第三讲电化学问题

第三讲 氧化还原电化学

第1题（5分）

已知HClO −−−→−V （ ）Cl 2−−

→−V 36.1Cl －和OCl －−−−→−V （ ）Cl 2−−→−V 36.1Cl － 1．将0.40和1.36两个数值填入什么的空格，说明判断理由；

2．计算氯气分压力为101.3kPa 时的氯水的pH 值（已知：nFE 电池＝RTlnK ）。

第2题（6分）下图是U 的各氧化态在酸性溶液中的标准电极电势图。

U U U UO UO V V V V −−−→←−−−→←−−→←−−→←-+-+++++789.13607.0462.0205.022

附：E ø(H ＋/H 2)＝0V ；E ø(Cl 2/Cl －)＝1.36V ；E ø(O 2/H 2O)＝1.23V 。

1．预测哪些氧化态最稳定？哪些氧化态不稳定？并说明理由（有反应的写出方程式）。

2．判断U 4＋能否与Cl 2或Cl －反应，说明理由（有反应的写出方程式）。

第3题（9分）

已知：θ

A Φ O 2−−−→←+V 682.0H 2O 2−−→←+V 77.1H 2O ；Fe 3＋−−−→←+V 771.0Fe 2＋−−→←-V 44.0Fe 试根据上图用反应式表明Fe 3＋能够催化H 2O 2分解的原因。

第4题．电极电势的理论计算公式是E ＝E ＋n 059.0lg ][]

[还原型氧化型（其中n 表示得到或失去的电子数目）。E Cu 2+/Cu +和E I2/I -分别是＋0.15V 和＋0.54V 。但是，在水溶液中，Cu 2＋

离于可以从碘化钾中释放出I 2。写出化学方程式，并解释该反应为什么能发生。

第5题（6分）密闭的镍镉电池广泛用于各种无线器具，Ni －Cd 电池经济效应高，循环

寿命长，在高低温下可完好放电，已知：典型Ni －Cd 电池中：E 1Θ(Cd(OH)2/Cd)＝－0.809V 、

E 2Θ(NiO(OH)/2Ni(OH)2)＝＋0.490V （E 1Θ与E 2Θ是25℃下的标准电极电池）。

1．写出电池自发放电反应配平的化学方程式和电极反应式。

2．计算25℃下电池的电动势E

3．一手机的Ni －Cd 电池的额定电容量为700mAh ，问电池含Cd 质量多少

第6题（5分）电解熔融KCl 易发生爆炸，其原因是在阴极生成中间产物A ，A 再与阴极另一产物反应发生爆炸。已知A 为红色顺磁性物质，A 与水作用有过氧化氢生成，求：

阳极反应：__________________；阴极反应：___________________；

涉及爆炸的总反应：________________________________。

第7题（9分）

在260K 左右时，用惰性材料做电极，以高电流密度电解碳酸钠Na 2CO 3的浓溶液，在阳极可得到浅蓝色的盐A 。经分析，盐A 的阴离子是由两个平面三角形通过氧原子相连得到的。

1．确定盐A 的化学式，画出其阴离子的结构。

2．该电解反应中，阳极反应为_________________；阴极反应为______________；电解反应方程式为________________；电解过程中溶液的pH 值_____（“增大”或“降低”）。

3．写出盐A 与稀硫酸反应的化学方程式。

第8题（5分）某新型二次锂离子电池结构如右图，电池内部是固体电解质，充电、放电时允许Li ＋在其间通过。已知放电时LiCoO 2电极、C 电极分别转化为Li 1－x CoO 2和Li x C 6。 1．写出充电、放电时总反应表示式； 2．写出放电时负极电极反应和充电时阳极电极反应式； 3．外电路上的“→”，表示放电还是充电时的电流方向；

4．外电路有0.1mol e －通过，发生迁移的Li ＋的质量是多少。

第9题（8分）有机物A （右图）主要用于制备菊酯类杀虫剂，新制备方法是以有机物B 为原料，用间接电氧化法合成，具体方法如下：

A ：O COOH

B ：O CH 3

在电解槽的阴极区注入10% H 2SO 4溶液，阳极区注入Cr 2(SO 4)3－H 2SO 4混合液，电解；结束后将电解液转入反应器中，并加入有机物B 。……

1．系统命名法命名有机物A 和B ；

2．写出电极反应方程式；

3．写出电解液氧化B 的反应方程式和现象；

4．请补充完整上述制备方法。

第10题（5分）羟胺（NH 2OH ）熔点33.05℃，沸点56.5℃，是有机合成上最常用的还原剂，工业上可电解硝酸制得，羟胺盐酸盐在工业上用途非常广泛。

1．写出电解硝酸电极上生成羟胺的电极反应方程式；

2．写出能体现羟胺弱碱性的离子方程式； 3．羟胺能还原溴化银，写出该反应的化学方程式；

4．酸性条件下羟胺能将硫酸亚铁氧化，写出反应的离子方程

式；

5．系统命名右图所示物质的名称。

第11题（6分）吡啶－2－甲酸，是重要的有机合成中间体。电化学直接氧化2－甲基吡啶法是一条对环境友好的绿色合成路线。下表是某研究者通过实验获得的最佳合成条件。

12．比较途径一、二，引起选择性、电流效率不同的原因是什么？请用电极反应表示。

CH 3N OH

－Li + (C) 2)

第1题（分）

1．1.63 0.40（1分）

酸性条件下发生反歧化反应，碱性条件发生歧化反应，E(＋)＞E(－)反应自发（1分） 2．酸性介质中，反应Cl 2＋H 2O ＝HClO ＋Cl －＋H ＋的lgK ＝nFE /2.30RT ＝－4.58

K ＝2.65×10－5；忽略HClO 的电离，c(H ＋)＝0.0297，pH ＝1.53（3分）

第2题（6分）

1．＋4，＋6氧化态稳定，0，＋3，＋5氧化态都不稳定（1分），

因为U 0，U 3＋都容易被H ＋离子氧化（0.5分），UO 2＋

在酸性条件下发生歧化（0.5分） 2U ＋6H ＋＝2U 3＋＋3H 2↑（0.5分） 2U 3＋＋2H ＋＝2U 4＋

＋H 2↑（0.5分） 2UO 2＋＋4H ＋＝UO 22＋＋U 4＋

＋2H 2O （1分） 2．E ø(UO 22＋/U 4＋)＝0.335V ＜E ø(Cl 2/Cl －

)（1分） U 4＋＋Cl 2＋2H 2O ＝UO 22＋＋4H ＋＋2Cl －

（1分） 第3题（9分）

1．因为标准电极电势：Fe 3＋/Fe 2＋＞O 2/H 2O 2 所以2Fe 3＋＋H 2O 2＝2Fe 2＋＋O 2＋2H ＋

又因为O 2/H 2O ＞Fe 3＋/Fe 2＋ 所以H 2O 2＋2Fe 2＋＋2H ＋＝2Fe 3＋＋2H 2O （各1.5分）

4 3．2Cu 2＋＋4I －＝2CuI ↓＋I 2（1分）

由于CuI 是沉淀，则在溶液中[Cu ＋]很小，致使0.059lg[Cu 2＋]/[Cu ＋]值增大，所以E Cu 2+/Cu +值

增大，使E ＝E Cu 2+/Cu +－E I2/I -＞0，上述反应能够自发进行（2分）

第5题（6分）

1．Cd （s ）＋2Ni(OH)（s ）＋2H 2O ＝2Ni(OH)2（s ）＋Cd(OH)2（s ）

正极：2NiO(OH)（s ）＋2H 2O ＋2e －＝2Ni(OH)2（s ）＋2OH －

负极：Cd （s ）＋2OH －Cd(OH)2（s ）＋2e －（各1分） 2．E ＝E 2Θ－E 1Θ＝0.490V －(－0.809V)＝1.299V （1分）

3．700mAh ＝0.700A ×3600s ＝2520.0C m cd ＝2520.0×112.4g/2×96485＝1.47g （2分） 第6题

A ：KO 2；

阳极：2Cl －－2e →Cl 2↑；

阴极：2K ＋＋2O 2＋2e →2KO 2 K ＋＋e →K

涉及到的爆炸反应为：3KO 2＋K →2K 2O ＋2O 2

第7题

1．A ：Na 2C 2O 6；C O O -O O O O -； 2．阳极：2CO 32－－2e ＝C 2O 62－；阴极：2H 2O ＋2e ＝H 2↑＋2OH －；

电解反应：2K 2CO 3＋2H 2O K 2C 2O 6＋2KOH ＋H 2↑；

随着KOH 浓度增大，溶液的pH 值增大。

3．K 2C 2O 6＋H 2SO 4＝K 2SO 4＋2CO 2＋1/2O 2＋H 2O 。

第8题（5分）

1．LiCoO 2＋6C

Li 1－x CoO 2＋Li x C 6（1分） 2．LiCoO 2－xe －＝Li 1－x CoO 2＋xLi ＋ Li x C 6－xe －＝6C ＋xLi ＋（各1分）

3．充电（1分）

4．0.7g （1分）

第9题