习题第十章 氧化还原反应 电化学基础
电化学第十章-氧化还原反应与电池
30
由电池的电池符号写出电池反应 例: 已知某电池的电池符号为:
(-) Pt |Sn2+(c1), Sn4+(c2) ¦ ¦ Fe2+(c3), Fe3+(c4) | Pt (+)
写出其电池反应 解: 电极反应 (-) Sn2+ = Sn4+ + 2e (氧化反应) (+) Fe3+ + e = Fe2+ (还原反应)
电极反应 : 2H (aq) 2e H 2 g 电 E θ H /H 2 0.0000V
对 : H /H 2
标准氢电极
表示为:
Pt H2(100KPa) H+(1.0mol L-1)
人为规定标准氢电极的电极电势为0，来 测定其它电极的标准电极电势。
39
氢电极使用不方便，常用甘汞电极代替标准氢 电极。
9
（3）有关名词
氧化(oxidation)：氧化值升高的过程 还原(reduction)：氧化值降低的过程 氧化还原反应:指元素的氧化值有改变的反应。 氧化剂(oxidizing agent)：得到电子的物质 还原剂(reducing agent)：失去电子的物质 氧化还原反应由氧化反应和还原反应组成。
33
伏达电池中电子流从阴极流向阳极很象水由高处流向低处
34
双电层理论
M(s)
溶解 沉积
Mn+ (aq) + ne
金属相对活泼溶解倾 向大于沉积倾向
金属相对不活泼沉积 倾向大于溶解倾向
使电极与溶液间形成扩散双电层，产生电势差， 35 即电极的电极电势,记为E。
不同的电极产生的 E 不同，将两个不 同的电极组合成原电池时，电子将从低 电势负极流向高电势正极，从而产生电流。
氧化还原反应及电化学练习题
氧化还原反应及电化学练习题氧化还原反应是化学反应中的重要类型之一，涉及物质的电子转移过程。
本文将探讨氧化还原反应的基本概念、相关理论和实际应用，并提供一些电化学练习题，以帮助读者加深了解和掌握该领域的知识。
一、氧化还原反应基本概念在化学反应过程中，原子中的电子常常会转移给其他原子或离子，产生氧化与还原的过程。
其中，氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
氧化还原反应可以用氧化态的变化来描述，其中氧化态高的物质是氧化剂，而氧化态低的物质则是还原剂。
氧化还原反应的核心是电子的转移，即在化学反应中电子从一个物质转移到另一个物质。
这种电子转移可以通过氧化还原半反应的方式来描述。
在氧化半反应中，物质失去电子，而在还原半反应中，物质得到电子。
二、氧化还原反应的应用1. 腐蚀现象：氧化还原反应是导致金属腐蚀的重要原因之一。
金属在接触氧气和水的情况下，发生氧化还原反应，形成氧化物和氢离子，导致金属表面的腐蚀。
2. 电池原理：电池是利用氧化还原反应产生电能的装置。
在电池中，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过电子在电路中的流动，产生电能。
常见的电池类型包括干电池、锂电池和铅酸电池等。
3. 电解过程：电解是利用外加电流促使氧化还原反应发生的过程。
电解在工业上有广泛的应用，如电镀过程中的金属离子还原、电解水制氢等。
三、电化学练习题1. 将以下半反应配对，填写合适的反应物和产物。
半反应一：Mg -> Mg2+ + 2e-半反应二：Cu2+ + 2e- -> Cu正确配对是：a) Mg + Cu2+b) Mg2+ + Cuc) Mg + Cud) Mg2+ + Cu2+2. 下列哪个反应不是氧化还原反应？a) AgNO3 + NaCl -> AgCl + NaNO3b) Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2c) 2H2O -> 2H2 + O2d) 2Na + Cl2 -> 2NaCl3. 在以下半反应中，氧化剂是：a) Cl2 + 2e- -> 2Cl-b) MnO4- + 5e- + 8H+ -> Mn2+ + 4H2Oc) 2H+ + 2e- -> H2d) 2Cl- -> Cl2 + 2e-4. 在下列半反应中，哪一个是氧化剂的还原剂？a) 2H2 + 2O2 -> 2H2Ob) Zn + Cu2+ -> Zn2+ + Cuc) 2Mg + O2 -> 2MgOd) Fe2+ + 2e- -> Fe以上是几道关于氧化还原反应的电化学练习题，希望能帮助读者巩固和应用所学的知识。
[指南]上大 无机化学b 第十章氧化答复中兴
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2019年4月2日8 时11分
3. 半电池、电极和电极反应 原电池是由2个半电池组成。每一个半电池称为一个电极， 由同一元素的氧化型与还原型物质构成。 如铜锌电池中锌电极为： Zn | Zn2+ ； 铜电极为 Cu2+| Cu 。 如果，电极中的反应物都是离子或气体，这时就要人为再 加进惰性电极来导电。 如: Pt | Fe3+, Fe2+ Pt | H2 | H+ OH- | O2 | Pt
请思考：电对与电极有什么不同？
2019年4月2日8 时11分
5、电池符号
原电池用符号表示如下； 负极写左边，正极写在右边，‖表示盐桥， ∣表示相界面。如铜锌电池可如下表示： (－) Zn∣ZnSO4(1mol· L-1)‖CuSO4 (1mol·L-1) ∣Cu (+)
例1：5Fe2+ + MnO4- + 8H+ == 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 气体要注明其分压，溶液要注明其浓度。 MnO4-/ Mn2+ MnO4- + 8H+ +5e == Mn2+ + 4H2O Fe3+ / Fe2+ Fe2+ - e == Fe3+ (-)Pt |(-) Fe2+(c1),Fe3+(c2) Fe2+(c1),Fe3+(c2) || MnO4-(c3),Mn2+(c4),H+(c5) || MnO4-(c3),Mn2+(c4),H+(c5) | Pt(+) (+)
6、加和，消 e，整理 2P4+12H2O +20OH- →4PH3+4HPO32-+12OH-+ 8H2O P4+2H2O +4OH- →2PH3+2HPO32-
习题第十章 氧化还原反应 电化学基础
第十章 氧化还原反应 电化学基础4.有一电池：Pt|H 2(50.7kPa)|H +(0.50 mol ⋅L -1)||Sn 4+(0.70 mol ⋅L -1),Sn 2+ (0.50 mol ⋅L -1)|Pt(1)写出半电池反应；(2)写出电池反应；(3)计算电池的电动势E ；(4)E ＝0时，保持p(H 2)、c(H +)不变的情况下，c(Sn 2+)/ c(Sn 4+)是多少？ 解：(1)负极反应： +-2H (g)2H (aq)+2e 正极反应： 4+-2+Sn (aq)+2e Sn (aq) (2)电池反应： 4+2++2Sn (aq)+ H (g)Sn (aq) +2H (aq) (3) 422//E=Sn Sn H H ϕϕ+++- 若T=298K ，则E=0.1586V (4) 24()/00.1539lg 0.15352()/RT c Sn c RT F c Sn c Fθθ++=-+ 若T ＝298K ，则240.0592()0.1630=lg 2()c Sn c Sn ++，2-24() =3.2110()c Sn c Sn ++⨯ 5.求下列原电池的电动势，写出电池反应。
(1) Zn|Zn 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Fe 3+(0.0010 mol ⋅L -1)|Fe(2) Zn|Zn 2+(0.10 mol ⋅L -1)||Cu 2+(0.010 mol ⋅L -1)|Cu(3) Pt|Fe 3+(0.10 mol ⋅L -1), Fe 2+(0.010mol ⋅L -1)|Cl -(2.0mol ⋅L -1)||Cl 2(p θ) |Pt(4) Fe|Fe 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Ni 2+(0.10 mol ⋅L -1)|Ni(5) Ag|Ag +(0.010 mol ⋅L -1)||Ag +(0.10 mol ⋅L -1)|Ag解：(1) Fe 3+(aq)+Zn(s)Fe 2+(aq)+Zn 2+(aq)(2) Cu 2+(aq)+Zn(s)Cu(s)+Zn 2+(aq)(3)Cl 2(g)+ Fe 2+(aq)2Cl -(aq)+ Fe 3+(aq)(4) Ni 2+(aq)+Fe(s)Ni(s) +Fe 2+(aq)(5)8.计算25o C ，p(O 2)=101.325kPa 时，在中性溶液中ϕ(O 2/OH -)值。
氧化还原反应和电化学基础
8
⑷ 离子型化合物中，元素的氧化数等于该 ⑸ 离共子价所型带化的合电物荷中数，，共如用：电N子aC对I。偏向于电负性大 的原子 ，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数， 如：HCI。 ⑹ 中性分子中，各元素原子氧化数的代数和为9 零。
S4O62- 4x+(-2)×6=-2 x=2.5 H5IO6 I:+7 ; S2O32- S:+2 例：求MnO4-中Mn的氧化值
2×3
0
+5
Zn+ HNO3
+2
+2
Zn(NO3)2+ NO + H2O
3 ×2
56
配系数
先配变价元素，再用观察法配平其 它元素原子的系数。
15
用氧化数表示氧化还原的状态 对于离子化合物的氧化还原反应来说，电 子是完全失去或完全得到的。但是，对于共价化 合物来说，在氧化还原反应中，有电子的偏移， 但还没有完全的失去或得到，因此用氧化数来表 示就更为合理。
16
例如：
H2+Cl2=2HCl 这个反应的生成物是共价化合物，氢原子的电子 没有完全失去，氯原子也没有完全得到电子，只是形成 的电子对偏离氢，偏向氯罢了。用氧化数的升降来表示 就是氯从0到-1，氢从0到+1。这样，氧化数的升高就是 氧化，氧化数的降低就是还原。在氧化还原反应里，一 种元素氧化数升高的数值总是跟另一种元素氧化数降低 的数值相等的。
11
一、氧化值的定义
在氧化还原反应中，电子转移引起某些原子的价 电子层结构发生变化，从而改变了这些原子的带电状 态。为了描述原子带电状态的改变，表明元素被氧化 的程度，提出了氧化态的概念。表示元素氧化态的的 数值称为元素的氧化值，又称氧化数。
无机化学-氧化还原反应及电化学基础
6-3 电池电动势和电极电势
第二十七页，共69页。
6-3 电池电动势和电极电势
E 甘汞参比电极
构成: 由Hg/Hg2Cl2/KCl溶液组成;
2) 电极反响: H 2 C 2 g (s )l 2 e 2 H (l) g 2 C (a l)q 3) 电极电势:
-3,
; E 0.280V
电极符号：Pt2, H H2︱H2 +e(c ) H2PtC , C2l2l (p2 )︱eC l- (2c)Cl
“︱〞表示气体与溶液之间的界面，即气液界面
(p) 表示压力；
第十四页，共69页。
6-2 原电池
2 电极的类型和电池符号：
C 离子电极 组成：由同一种元素的不同氧化态的两种离子的溶液; 例：Fe3+/Fe2+电极
第十九页，共69页。
6-2 原电池
2.2 电池符号：
负极: 离子电极
电池反响:
电M 池符号4 : 8 n H O 5 F 2 e M 2 5 F n 3 4 e H 2 O
(-) Pt︱Fe2+ (c1), Fe3+(c2)‖MnO4+ (c3), H+(c4),Mn2+(c5)︱Pt (+)
和绿色Cr2(SO4)3，配平反响方程；
氧化数确定：
反响物： K2Cr2O7 [+6] FeSO4
[+2]
A
生成物： Cr2(SO4)3 [+3] Fe2(SO4)3 [+3]
每个Cr原子变化数＝3
B
每个Fe原子变化数＝1
C 总氧化数降低(2x3)x1
D
C 2 O 4 2 r 2 3 F 2 1 e H 4 2 C 3 2 r 3 F 3 7 e H 2 O
氧化还原反应及电化学试题
氧化还原反应及电化学试题1. 氧化还原反应概述氧化还原反应，简称氧化反应或还原反应，是化学反应中最基本的类型之一。
在氧化还原反应中，原子、离子或分子的氧化态和还原态发生变化，产生电子的转移。
其中，氧化反应是指一种物质丧失电子，相应地增加了氧化态的程度；还原反应则是指一种物质获取了电子，氧化态的程度减小。
氧化还原反应在生活中无处不在，例如金属的锈蚀、电池的运作以及生物体内的代谢过程等。
2. 氧化还原反应的基本概念2.1 氧化剂和还原剂在氧化还原反应中，起氧化作用的物质称为氧化剂，它能够接受来自还原剂的电子，自身被还原。
而还原剂则起还原作用，它能够将电子转移给氧化剂，自身被氧化。
2.2 氧化态和还原态氧化还原反应中的化学物质经历氧化态和还原态的变化。
氧化态指的是元素具有的氧化状态，可以根据元素的电荷数进行判断。
每个元素都有其特定的氧化态范围。
例如，氧的氧化态为-2，在某些化合物中也可以为-1或-1/2。
氧化态的增加表示元素的电荷增加，反之亦然。
3. 电化学试题以下是一些关于氧化还原反应和电化学的试题，供学习者进行练习和巩固理解：3.1 判断题(1) 氧化反应是指物质失去电子，还原反应是指物质获得电子。
( )(2) 氧化态为正数代表物质被氧化，为负数代表物质被还原。
( )(3) 氧化剂是指能够接受电子的物质。
( )(4) 还原剂是指能够失去电子的物质。
( )3.2 填空题(1) 在氧化还原反应中，___ 接受电子，___ 失去电子。
(2) 氧的氧化态为___。
(3) 氢氧化钠在溶液中的氧化态为___。
3.3 计算题已知反应2Mg + O2 → 2MgO，计算氧的氧化态的变化量。
4. 答案及解析3.1 判断题(1) 正确。
氧化反应是物质失去电子，还原反应是物质获得电子。
(2) 错误。
氧化态为正数代表物质被氧化，为负数代表物质被还原。
(3) 正确。
氧化剂是指能够接受电子的物质。
(4) 正确。
还原剂是指能够失去电子的物质。
华东理工大学现代基础化学课后习题解答第10章
2
= －0.700 V 9、求下列电极在 25℃时的电极反应的电势。
(1) 101.3 kPa 的 H2(g)通入 0.10 mol⋅L −1的 HCl 溶液中；
(2) 在 1L 上述(1)的溶液中加入 0.1 mol 固体 NaOH； (3) 在 1L 上述(1)的溶液中加入 0.1 mol 固体 NaAc。(忽略加入固体引起的溶液体积变化)。
− 3
+
H
+
→Zn
2+
+
NH
+ 4
+ H2O
(4) Ag +
+
NO
− 3
+
H
+
→Ag
+
+
NO
+
H2O
(5) Cl2 + OH − →Cl − + ClO − + H2O
(6)
Al
+
NO
− 3
+
OH
−
+
H2O→[Al(OH)4]
−
+
NH3
解： (1) 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 = 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O (2) 5NaBiO3(s) + 2MnSO4 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 2Na2SO4 + NaNO3 + 7H2O
7、根据电对 Cu 2+ /Cu、Fe 3+ /Fe 2+ 、Fe 2+ /Fe 的电极反应的标准电势值，指出下列各 组物质中哪些可以共存，哪些不能共存，并说明理由。
氧化还原反应 电化学基础
电池反应 Sn2++ 2Fe3+ = Sn4+ + 2Fe2+
(－) (Pt) H2(pθ)H+(1mol·dm-3) Fe3+(1mol·dm-3) , Fe2+ (1 mol·dm-3) Pt(+) 负极，氧化反应： 负极，氧化反应： H2 － 2e = 2H+ 正极，还原反应： 正极，还原反应： Fe3+ + e = Fe2+ 电池反应： 电池反应： H2 + 2 Fe3+ = 2H+ + 2 Fe2+
(Pt)H2(p)H+(1 mol·dm-3) Cl2(p)Cl– (c mol·dm-3)Pt
负极，氧化反应： 负极，氧化反应： H2 － 2e = 2H+ 正极，还原反应： 正极，还原反应： Cl2 + 2 e = 2Cl– 电池反应： 电池反应： H2 + Cl2 = 2H+ + 2Cl–
二、确定氧化态的规则 (the rules for the determination of oxidation state) 1. 离子型化合物中，元素的氧化数等于该离子所 离子型化合物中， 带的电荷数 2. 共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大 共价型化合物中， 的原子 ，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数 3. 单质中，元素的氧化数为零； 离子 n-氧化数为 单质中，元素的氧化数为零； 离子X n4. 中性分子中，各元素原子的氧化数的代数和为 中性分子中， 零 ，复杂离子的电荷等于各元素氧化数的代数和
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 氧化反应 Zn = Zn2+ + 2e Cu2+ + 2e = Cu 还原反应
氧化还原反应和电化学
我们必须学习一些新的概念和新 的方法。
Zn 插入 Zn2+ 的溶液中，构 成锌 — 锌离子电极。
这种电极属于 “金属 — 金属离子电极 ”
当金属 M 与其离子 Mz+ 的溶 液接触时，有两种过程可能发生
M —— Mz+ + z e¯ Mz+ + z e¯—— M
金属 — 氧化物 — 离子电极
该电极作为负极时可表示为 Ag | Ag2O（s）| OH－（c）
它的标准态应是 c（OH－）= 1 mol•dm－3
金属 — 难溶盐 — 离子电极中， 非常重要的一种是甘汞电极。
它经常作为参比电极。
实际测量中，标准氢电极使 用不多。
原因是氢气不易纯化，压力 不易控制，铂黑容易中毒失效。
（–）ZnZn2+（1mol·dm－3）‖Cu2+（1mol·dm－3）Cu（+）
E池⊖ = E+⊖－ E－⊖ = 0.34 V －（－ 0.76 V） = 1.10 V
所以，其电池反应可以自发进行 Zn + Cu2+ —— Cu + Zn2+
3. 标准氢电极 （气体 — 离子电极 ）
至此，我们定义了电极电势 E ⊖ 和 E，也定义了电池的电动 势 E池⊖ 和 E池。
电动势用 E池 表示之，所以 E池 = E + － E－
若两电极的各物质均处于标准状 态，则原电池具有标准电动势 E池⊖
E池⊖ = E+⊖－ E－⊖
电池中电极电势 E 大的电极为正 极，故电池的电动势 E池 的值为正。
有时计算的结果 E池 为负值，这 说明计算之前对于正负极的设计有特 殊要求。
第十章习 题
电离平衡3．已知0.1 mol 〃L -1一元弱酸的HB 的pH=3.0，问其等浓度的共轭碱NaB 的pH 为多少？（已知：a w a20c K c K >>500且）4．计算0.050 mol·dm -3 HClO 溶液中的[H +]、[ClO -]和HClO 的解离度。
[H +]=3.97×10-5；[ClO -]=3.97×10-5；α=0.0794%5．奶油腐败变质后分解产物中含有恶臭的丁酸（C 3H 7COOH ）。
今含有0.1 mol 丁酸的0.20升溶液，测得pH = 2.50，求丁酸的解离常数o a K 。
2.0×10-5 7．已知HAc 的o a p 4.75K =，NH 3·H 2O 的ob p 4.74K =，求下列各溶液的pH 值：（1）0.10 mol·dm -3 HAc 2.88 （2）0.10 mol·dm -3 NH 3·H 2O 11.13 （3）0.15 mol·dm -3 NH 4Cl 5.04 （4）0.15mol·dm -3 Na Ac 8.97 8．求1.0×10-6 mol·-3pH=6.999．（1）写出Na 2C 2O 4、NaHCO 3和H 3AsO 4水溶液的质子平衡式。
[OH -]=[H +]+[HC 2O 4-]+2[H 2C 2O 4] [OH -]+[CO 32-]=[H +]+[H 2CO 3][H 2AsO 4-]+2[HAsO 42-]+3[AsO 43-]+[OH -]=[H +]（2）分别计算0.100 mol·dm -3 NaHCO 3溶液和0.10 mol·dm -3 KHSO 4溶液的pH 值。
（已知H 2SO 4的24o 2a2(H SO )1.010K-=⨯） 8.32 ; 110．某一元弱酸与36.12 cm 3 0.100 mol·dm -3 NaOH 中和后，再加入18.06cm 3 0.100 mol·dm -3 HCl 溶液，测得溶液的pH 值为4.92。
高中化学竞赛课程 无机化学第十章 氧化还原和电化学
(2) 1/2Cl2 + e
Cl-
Cl- + 3H2O E10 = +1.45V E20 = +1.36V
试求(3) ClO3– + 6H+ + 5e
1/2Cl2 + 3H2O
E30 = ?
解:
反应(3) = (1) – (2)
G
0 3
=
G
0 1
–
G
0 2
0
0
0
E3 E1 – E2
– n3FE30 = – n1FE10 – (– n2FE20) 5E30 = 6E10 – E20
例
写出反应
Mg + 2H+
Mg2+ + H2
的电池符号、电极反应和电池反应。
答： 电池符号: 电极反应:
( ) Mg | Mg2+ (c1) || H+(c2) | H2(p), Pt ( + )
( ) Mg 2e ( + ) 2H+ + 2e
Mg2+ H2
惰性电极
电池反应: Mg + 2H+
Cr2O72-
2Cr3+
H2O2 + 2H+ + 2e = 2H2O
H2O2
H2O
氧化数: 指化合物中某元素的形式荷电数.
在单质或化合物中，假设把每个化学键中的电子指定给所 连接的两原子中电负性较大的一个原子，这样所得的某元 素一个原子的电荷数就是该元素的氧化数。
规定：(1) 单质中，元素的氧化数为零。如白磷P4
位反应时，必须在氧化还原半反应中表示出来。
大连理工大学无机化学教研室《无机化学》(第5版)(课后习题详解 氧化还原反应电化学基础)
EM F E (Cl2 / Cl ) E (Fe3 / Fe2 ) 1.36V 0.769V 0.591V
则 E (In / In) E (In3 / In ) 需大于零，由查表知 E (In / In) E (In3 / In ) 0.125V (0.445V ) 0.32V 0
所以能发生歧化反应，则：
（2）查阅表得 E (Tl3 / Tl ) 1.280V ， E (Tl / Tl) 0.336V ，若发生歧化，则 E (Tl / Tl) E (Tl3 / Tl ) 需大于零， 由查表知 E (Tl / Tl) E (Tl3 / Tl ) 0.336V 1.280V 1.616V 0
解：电对的标准电极电势越小，对应的还原型的还原能力越强。查阅电极电势表可 知还原剂的还原性顺序由强到弱为： Zn, Sn, H2S, Sn2 , SO32 , Cu , I , Fe2 , Hg22 , Br 。
9. 根据各物种相关的标准电极电势，判断下列பைடு நூலகம்应能否发生；如果能发生反应，完成 并配平有关反应方程式：
10. 根据附表六中能查到的相关电对的标准电极电势的数据，判断下列物种能否歧化，
确定其最稳定的产物，并写出歧化反应的离子方程式，计算 298K 下反应的标准平衡常数。
在碱性溶液中。
解：（1）查阅表得 E (In3 / In ) 0.445V ， E (In / In) 0.125V ，若发生歧
化，
2
2
3. 完成并配平下列在酸性溶液中所发生反应的方程式。
氧化还原反应 电化学基础
③
①×2+②×5得
4
+ 16H + + 10e = 2Mn 2 + + 8H 2 O 2MnO
+ ) 5SO 2 + 5H O = 5SO 2 + 10H + + 10e 3 2 4
2MnO + 5SO + 6H = 2Mn + 5SO + 3H2O 2KMnO + 5K 2SO3 + 3H2SO4 4 = 2MnSO4 + 6K2SO4 + 3H2O
负极，氧化反应
Zn(s) Zn2+(aq)+2e-
正极，还原反应 2H+(aq)+2e氧化还原反应 H2(g)
Zn(s)+2H+(aq)
Zn2+(aq)+H2(g)
11.2.3 原电池的电动势
( ) Zn Zn 2+ (1.0mol L1 ) ‖ 2+ (1.0mol L1 ) Cu ( + ) Cu
4
2 3
+
2+
2 4
例2：配平
Cl2 (g) + NaOH(aq) NaCl(aq) + NaClO3 (aq)
△
解：Cl 2 + 2e = 2Cl
①
3
Cl 2 + 12OH = 2ClO + 6H2 O + 10e
①×5+②得：
3
②
6Cl2 + 12OH = 10Cl + 2ClO + 6H2 O
氧化还原反应与电化学习题
第4章氧化还原反应与电化学习题一、思考题1. 什么叫原电池？它由哪几部分组成？如何用符号表示一个原电池？2. 原电池和电解池在结构和原理上各有何特点？3. 离子-电子法配平氧化还原反应方程式的原则是什么？有什么步骤？4. 用离子-电子法完成并配平下列方程式（必要时添加反应介质）：（1） K2MnO4 + K2SO3 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O（2） NaBiO3 (s) + MnSO4 + HNO3 HMnO4 + Bi(NO3)3 + Na2SO4 + NaNO3 + H2O（3） Cr2O72— + H2O2 + H+（4） MnO+ S + H+ Mn2+ + H2SO3 + H2O2（5） （3）Zn + NO3－ + H+Zn2+ + NH4+ + H2O（6） （4）Ag + NO3－ + H+Ag+ + NO + H2O（7） （5）Al + NO3－ + OH－ + H2O [Al(OH)4]－ + NH35. 如何用图示表示原电池？6. 请正确写出下例电池的电池表达式：（1). 2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+（2). 5Fe2++8H++MnO4-=Mn2++5 Fe3++4H2O7. 电极有哪几种类型？请各举出一例。
8. 何谓电极电势？何谓标准电极电势？标准电极电势的数值是怎样确定的？其符号和数值大小有什么物理意义？9. 举例说明什么是参比电极。
是不是所有参比电极的电极电势均为零伏？10. 原电池的电动势与离子浓度的关系如何？电极电势与离子的浓度如何？11. 原电池反应书写形式不同是否会影响该原电池的电动势和反应的吉布斯函数变△r G值？12. 怎样判断氧化剂和还原剂的氧化、还原能力的大小？为什么许多物质的氧化还原能力和溶液的酸碱性有关？13. 怎样理解介质的酸性增强，KMnO4的电极电势代数值越大、氧化性增强？14. 根据标准电极电势值，判断下列各种物质哪些是氧化剂？哪些是还原剂？并排出它们氧化能力和还原能力的大小顺序。
电化学基础练习题及答案
第11章氧化还原反应电化学基础一、单选题1. 下列电对中，ϕθ值最小的是：DA: Ag+/Ag；B: AgCl/Ag；C: AgBr/Ag；D: AgI/Ag2. ϕθ(Cu2+/Cu+)=0.158V，ϕθ(Cu+/Cu)=0.522V，则反应2 Cu+Cu2+ + Cu的Kθ为：C A: 6.93×10-7；B: 1.98×1012；C: 1.4×106； D: 4.8×10-133. 已知ϕθ（Cl2/ Cl-）= +1.36V，在下列电极反应中标准电极电势为+1.36V 的电极反应是：DA: Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl- - 2e- = Cl2C: 1/2 Cl2+e-=Cl- D: 都是4. 下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是：D A: K2Cr2O7 B: PbO2C: O2 D: FeCl35. 下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是：BA: Sn4+ + 2e- = Sn2+B: Cl2+2e- = 2Cl-C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H26. 为防止配制的SnCl2溶液中Sn2+被完全氧化，最好的方法是：AA: 加入Sn 粒B:. 加Fe 屑C: 通入H2 D: 均可二、是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”）1. 在氧化还原反应中，如果两个电对的电极电势相差越大，反应就进行得越快。
×（电极电势为热力学数据，不能由此判断反应速率）2．由于ϕθ（Cu+/Cu）= +0.52V , ϕθ（I2/ I-）= +0.536V , 故Cu+和I2不能发生氧化还原反应。
×（标态下不反应，改变浓度可反应。
）3．氢的电极电势是零。
×（标准电极电势）4．FeCl3，KMnO4和H2O2是常见的氧化剂，当溶液中[H+]增大时，它们的氧化能力都增加。
化学-第10讲 氧化还原反应与电化学基础答案
为标准电动势，用
E
0 MF
表示。
EM0 F
=
E (0 )
－
E(0)
（10-2）
例如，25℃在铜–锌原电池中，当 c(Cu2+) =1.0 mol·L－1 , c(Zn2+) =1.0 mol·L－1 时，测得的电池电动势
EM0 F =1.10 V。
（3）原电池的电动势与反应的 Gibbs 函数变
电数，这个荷电数是假设把每个化学键的电子指定给电负性更大的原子而求得的。例如，在 NaCl 中，钠
的氧化数为 +1，氯的氧化数为 –1。在 SO2 中，硫的氧化数为+4，氧的氧化数为 –2。由此可见，氧化数 是元素在化合状态时人为规定的形式电荷数。
确定氧化数的规则：
（1）在单质中，元素的氧化数为零。
K2SO4 + MnSO4
（1）写出主要反应物和产物的离子式：MnO
4
+
SO
2 3
（2）分别写出两个半反应中的电对：MnO
4
Mn2+
Mn2+
+
SO
2 4
SO
2 3
SO
2 4
（3）分别配平两个半反应。这是离子电子法的关键步骤。所以离子电子法也叫做半反应法。先根据
溶液的酸碱性配平两边各元素的原子：
热力学研究表明，在恒温恒压下，反应系统 Gibbs 函数变等于系统能做的最大有用功，即：
△r Gm = Wmax
（10-3）
对于原电池反应来说，系统所能做的最大有用功就是电功。根据物理学原理，电功等于通过的电量 Q
与电动势的乘积： Wmax = – QEMF = – zFEMF
氧化还原反应电化学基础N
正极:Cr2O72- +14H+ +6e总反应:Cr2O72- + 3H2 + 8H+
2Cr3+ +7H2O
电极及电极种类
原电池总是由两个半电池组成，半电池又可称为 电极。常见电极可分为三大类： 第一类电极：
金属与其阳离子组成的电极 氢电极 氧电极 卤素电极 汞齐电极
第二类又称难溶盐电极：
例：
H5I O6 S2 O S4 O
2 3 2 6
I的氧化值为 7 S的氧化值为 2 S的氧化值为 2.5 8 Fe的氧化值为 3
Fe3O 4
2、氧化还原半反应和氧化还原电对
氧化还原反应的方程式可分解成两个“半反应”。 反应中，氧化剂（氧化型）在反应过程中氧化数降 低生成氧化数较低的还原型； 还原剂（还原型）在反应 过程中氧化数升高转化为氧化数较高的氧化型。 由一对氧化型和还原型构成的共轭体系称为氧化还 原电对，可用“氧化型/还原型”表示。
4MnO4- + OH -
4MnO42- + O2 + H2O
↑ 4×1
4MnO4- +4OH4MnO4- +4OH==
4MnO42- + O2 + H2O 4MnO42- + O2 + 2H2O
例2.在酸性介质中铋酸钠可将MnSO4氧化为NaMnO4 ，
写出配平后的离子方程式 。
BiO + Mn2+ 3
这一反应可在下列装置中分开进行
盐桥：在U型管中装 满用饱和KCl溶液和 琼胶作成的冻胶。 盐桥的作用：使Cl向锌盐方向移动， K+向铜盐方向移动， 使Zn盐和Cu盐溶液 一直保持电中性， 从而使电子不断从 Zn极流向Cu极。
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第十章 氧化还原反应 电化学基础4.有一电池：Pt|H 2(50.7kPa)|H +(0.50 mol ⋅L -1)||Sn 4+(0.70 mol ⋅L -1),Sn 2+ (0.50 mol ⋅L -1)|Pt(1)写出半电池反应；(2)写出电池反应；(3)计算电池的电动势E ；(4)E ＝0时，保持p(H 2)、c(H +)不变的情况下，c(Sn 2+)/ c(Sn 4+)是多少？ 解：(1)负极反应： +-2H (g)2H (aq)+2e ƒ正极反应： 4+-2+Sn (aq)+2e Sn (aq)ƒ(2)电池反应： 4+2++2Sn (aq)+ H (g)Sn (aq) +2H (aq)ƒ(3) 422//E=Sn Sn H H ϕϕ+++- 4222242//()/()/(lg )[lg ]2()/2(()/)Sn Sn H H p H p RT c Sn c RT F c Sn c F c H c θθθθϕϕ++++++=--- 2242()/()/(0.1539lg )[0.00lg ]2()/2(()/)p H p RT c Sn c RT F c Sn c F c H c θθθθ+++=--- 20.7050.7/100(0.1539lg )[0.00lg ]20.5020.50RT RT F F =--- =0.1539-0.07310.1535RT RT F F+ =0.1539+0.0804RT F若T=298K ，则E=0.1586V (4) 24()/00.1539lg 0.15352()/RT c Sn c RT F c Sn c Fθθ++=-+ 2[(0.15390.1535)/()]24()=10()RT RT F F c Sn c Sn +++ 若T ＝298K ，则240.0592()0.1630=lg 2()c Sn c Sn ++，2-24() =3.2110()c Sn c Sn ++⨯5.求下列原电池的电动势，写出电池反应。
(1) Zn|Zn 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Fe 3+(0.0010 mol ⋅L -1)|Fe(2) Zn|Zn 2+(0.10 mol ⋅L -1)||Cu 2+(0.010 mol ⋅L -1)|Cu(3) Pt|Fe 3+(0.10 mol ⋅L -1), Fe 2+(0.010mol ⋅L -1)|Cl -(2.0mol ⋅L -1)||Cl 2(p θ) |Pt(4) Fe|Fe 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Ni 2+(0.10 mol ⋅L -1)|Ni(5) Ag|Ag +(0.010 mol ⋅L -1)||Ag +(0.10 mol ⋅L -1)|Ag解：(1) Fe 3+(aq)+Zn(s)ƒFe 2+(aq)+Zn 2+(aq)(2) Cu 2+(aq)+Zn(s)ƒCu(s)+Zn 2+(aq)(3)Cl 2(g)+ Fe 2+(aq)ƒ2Cl -(aq)+ Fe 3+(aq)(4) Ni 2+(aq)+Fe(s)ƒNi(s) +Fe 2+(aq)(5)8.计算25o C ，p(O 2)=101.325kPa 时，在中性溶液中ϕ(O 2/OH -)值。
解：中性溶液中，c(OH -)=1.0⨯10-7mol ⋅L -1O 2+2H 2O+4e -ƒ4OH -224/0.0592(()/)lg 4/O OH O c OH c P p θθθϕϕ--=- 740.0592[(1.010)/1.0]=0.4009-lg 4101.325/100-⨯ 280.0592 1.0100.4009lg 4 1.01325-⨯=- =0.8154V10.某原电池中的一个半电池是由金属钴(Co)浸在1.0 mol ⋅L -1Co 2+溶液中组成的，另一半电池是由铂片(Pt)浸于1.0 mol ⋅L -1Cl －溶液中，并不断通入Cl 2(p(Cl 2))为101.325KPa)组成。
实验测得电池的电动势为1.63V ；钴电极为负极。
已知θϕ(Cl 2/Cl -)=1.36V ，回答下列问题：(1)写出电池反应方程式；(2)2+(Co /Co)θϕ为多少？(3) p(Cl 2)增大时，电池的电动势将如何变化？(4)当Co 2+浓度为0.010 mol ⋅L -1，电池的电动势是多少？解：(1)Co(s)+Cl 2(g)=Co 2+(aq)+2Cl -(aq)(2) 22//Cl Cl Co Co ϕϕϕ-+=-22222///0.0592(()/)0.05921[lg ][lg ]2/2Cl Cl Co Co Cl Co Coc Cl c P p c θθθθϕϕ-++-=--- 22/0.0592 1.00.059211.63=[1.36-lg ][lg ]2101.325/1002 1.0Co Co θϕ+-- 2/=-0.2698V=-0.27V Co Coθϕ+ (3) p(Cl 2)增大，正极电极电势增大，电池的电动势增大。
(4) c(Co 2+)=0.010 mol·L -1时，20.0592 1.00.05921=[1.36-lg ]-[-0.27-lg ]2101.325/10020.010ϕ =1.6892V=1.69V12.某原电池中的一个半电池是由金属银片浸在1.0 mol ⋅L -1 Ag +溶液中组成的；另一半电池是由银片浸在c(Br -)为1.0 mol ⋅L -1的AgBr 饱和溶液中组成的。
后者为负极，测得电池电动势为0.728V 。
计算θϕ(AgBr/Ag)和K sp (AgBr)。
解：设计一个原电池(-)Ag|AgBr(s)|Br -(1.0 mol ⋅L -1)||Ag +(1.0 mol ⋅L -1)|Ag(+)电极反应为：Ag +(aq)+e -ƒAg(s)-) AgBr(s) +e -ƒAg(s)+Br -(aq)__________________________________电池反应：+-Ag (aq)+Br (aq)AgBr(s)ƒ//AgBr Ag Ag AgE θθθϕϕ+=- /0.728=0.799-AgBr Ag θϕ/=+0.071V AgBr Ag θϕlg /0.0592K zE θθ= =1/sp K K θθ- lg /0.0592sp K zE θθ= z=1- lg =10.728/0.0592sp K θ⨯-13=5.0410sp K θ⨯16.已知某原电池的正极是氢电极(p(H 2)＝101.325KPa)，负极的电极电势是恒定的。
当氢电极中pH ＝4.008时，该电池的电动势是0.412V ，如果氢电极中所用的溶液改为一未知(H +)的缓冲溶液，又重新测得原电池的电动势为0.427V 。
计算该缓冲溶液的H +浓度和pH 值。
如该缓冲溶液中c(HA)=c(A -)=1.0 mol ⋅L -1，求该弱酸HA 的理解常数。
解： 2212/1/0.0592E =[lg ]2(()/)H H H P p c H c θθθϕϕ++--负 2222/2/0.0592E =[lg ]2(()/)H H H P p c H c θθθϕϕ++--负 221122/2(()/)0.0592E - E =lg 2(()/)H H c H c c H c θθθϕ++++ =0.00+0.0592(pH 2-pH 1)=0.0592(pH 2-pH 1)0.412-0.427=0.0592(pH 2-4.008)pH 2=3.755c(H +)=1.75×10-4 mol·L -1+-HA(aq)H (aq)+A (aq)ƒHA pH=pK lg A HA c θ--（）c()c(HA)=c(A -)=1.0 mol·L -1pH=pK HA θ3.755= pK HA θ -4K =1.7510HA θ⨯18.根据有关配合物的稳定常数和有关电对的θϕ值，计算下列半反应的θϕ值。
(1) [HgI 4]2- + 2e -ƒHg + 4I -(2) Fe(C 2O 4)33- +e - ƒ Fe(C 2O 4)34-解：(1) 2---4[HgI ] (aq)+ 2e Hg(s) + 4I (aq)ƒ 2+-Hg (aq)+2e Hg(s)ƒ 1)2+-2-4Hg (aq)+4I (aq)[HgI ]ƒ 2)224424()/()(()/)(()/)f c HgI c K HgI c Hg c c I c θθθθ--+-=⨯ 422244(()/)()/()()/f c I c c Hg c K HgI c HgI c θθθθ-+--=⨯1)-2)得：2---4[HgI ] (aq)+ 2e Hg(s) + 4I (aq)ƒ22/0.05921lg 2Hg Hg Hg c θθϕϕ++=- 222444/()()/0.0592lg 2(()/)f Hg Hg K HgI c HgI c c I c θθθθϕ+---⨯=- =224/()0.0592lg 21f Hg Hg K HgI θθϕ+-- 2-14(c(I-)=c()=1.0 mol L )HgI -⋅ 290.0592=0.8519-lg5.66102⨯ =0.8519-0.8866=-0.0287V(2) 3--4-243243Fe(C O ) +e Fe(C O )ƒ3-3+2-24324Fe(C O )Fe +3C O ƒ 1)4-2+2- 24324Fe(C O )Fe +3C O ƒ 2)1)-2)得： 3-2+3+4-243243Fe(C O )+Fe Fe + Fe(C O )ƒ3233+24244232424(())()Fe (())()f f K Fe C O C O c K Fe C O C O θθ----=⨯2+（）c(Fe ) 3232/()-0.0592lg ()Fe Fe c Fe c Fe θθϕϕ++++= 324243/24(())=-0.0592lg (())f Fe Fe f K Fe C O K Fe C O θθθϕ++-- 2051.6010=0.769-0.0592lg 1.710⨯⨯ =0.769-0.886=-0.117V（资料素材和资料部分来自网络，供参考。
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