普通化学习题与解答

1、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0.1moldmCuSQ溶液的烧杯中，另一根插入盛有1moldmCuSQ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.(2)金属铁可以置换Cu,因此三氯化铁不能与金属铜发生反应。(-)(3)电动势E(或电极电势中)的数值与电池反应(或半反应式)的写法无关，而平衡常数KH的数值随反应式的写法(即化学计量数不同)而变。(+)(4)钢铁在大气中的中性或酸性水膜中主要发生吸氧腐蚀，只有在酸性较强的水膜中才主要发生析氢腐蚀。(+)(5)有下列原电池：(-)CdCd

2、SO4(1moldmJ3)|CuSO4(1moldm,)Cu(+)若往CdSO溶液中加入少量NaS溶液，或往CuSO溶液中加入少量CuSO45H2O晶体，都会使原电池的电动势变小。(-)2、选择题(将所有正确答案的标号填入空格内)(1)在标准条件下，下列反应均向正方向进行：Cr2O尸6Fe214H；=2Cr36Fe37H2O2Fe3Sn2+=2Fe2Sn4它们中间最强的氧化剂和最强的还原剂是(b)(a)Sn2加Fe3+(b)Cr2O泞DSn"(c)Cr3%Sn4+(d)Cr2O泞DFe-(2)有一个原电池由两个氢电极组成，其中一个是标准氢电极，为了得到最大的电动势，另一个电极浸入的酸

3、性溶液设p(H2)=100kPa应为(b)(a) 0.1moldm'HCl(b) 0.1moldm"HAc0.1moldmNaAc(c) 0.1moldm,HAc(d) 0.1moldm“H3Po4(3)在下列电池反应中Ni(s)Cu2(aq)=Ni2(1.0moldm')Cu(s)当该原电池的电动势为零时，Cu2.的浓度为(b)(a)5.05x107moldm(b)5.71x101mol-dm(c)7.10x104moldm(d)7.56x10-01dm(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

4、极(c)任意一个极3、填空题(1)有一种含Cl-Br不口1中勺溶液，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)KMnO4酸性溶液，(b)(CrA酸性溶液，(c)氯水，(d)FeSO,b溶液(2)有下列原电池：(-)PtFe2:1moldm3),Fe"(0.01moldm)|Fe24(1moldm工),Fek(1moldm。Pt(+)该原电池得负极反应为(Fe2+=Fe3+e一)，正极反应为(Fe"+e-=Fe")。(3)电解含有下列金属离子的盐类水溶液：LitNatKtZn2tCa21Ba21Ag十。其中(Zn21Ag

5、+)能被还原成金属单质，(LitNa1KtCa2专Ba")不能被还原成金属单质。4、根据下列原电池反应，分别写出各原电池中正、负电极的电极反应(须配平)。(1) Zn+Fe2+=Zn2+Fe(2) 2I-2Fe3=I22Fe2(3) NiSn4+=Ni2Sn2(4) 5Fe28HMnO=Mn25Fe34H2O解：(1)负极：Zn(s)=Zn2aq)+2e2正极：Fe(aq)2e=Fe(s)(2)负极：2I-(aq)=I2(s)2e-正极：Fe3(aq)eFe2(aq)(3)负极：Ni(s)=Ni2(aq)2e"正极：Sn(aq)2e1=Sn2(aq)(4)负极：Fe2(s)

6、=Fe3(aq)e-正极：MnO4-(aq)8H(aq)5e-=Mn2(aq)4H2O(l)5、将上题各氧化还原反应组成原电池，分别用图示表示各原电池。解：(1)(-)ZnZn24|Fe2+Fe(+)(2) ()PtI2I|Fe2+,Fe31pt(+)(3) (-)NiNi24j|Sn2tSn4+Pt(+)(4) (-)PtFe"Fe31Mn2+,MnO1H+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) Cl诚Cl2；(2)Pb成Pb"(3)Fe24MFe"再分别选择一种合适的还原剂，能够还原：(a)Fe3域Fe2+;(b)Ag城A

7、g;(c)NO2成NO解：合适的氧化剂为：(1)酸化的MnO;(2)HNO3；(3)Cl2合适的还原剂为：(1) Zn；(2)Sn2%(3)L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)。(2) c(Sn24)=0.0100moldm'c(Pb2+)=1.00moldm，(3) c(Sn2)=1.00moldmc(Pb2)=0.100moldm，分别计算原电池的电动势，写出原电池的两电极反应和电池总反应式。解：查教材附录，平S(Sn2+/Sn)=0.1375V,邛*Pb2+/Pb)=0.1262V

8、(1)当c(Sn24)=0.010moldmc(Pb24)=1.00moldm'时：2.20,05917V2-r(Sn/Sn)=(Sn/Sn)lgc(Sn)/cn=-0,1375V0.05917V2lg0.0100=-0.197V(Pb2/Pb)="(Pb2/Pb)=-0.1262V故以锡电极做原电池负极，铅电极做正极。原电池图示为：(一)SnSn210.0100moldm*)|Pb2+(1.00mol-dm*)Pt(+)正极反应：Pb2；2e-=Pb负极反应：Sn=Sn22e-电池总反应式：Pb2Sn-PbSn2原电池电动势：E=,一_=(Pb2/Pb)-(Sn2/Sn)=

9、-0.1262V-(-0.197)V=0.071V(2)当c(Sn24)=1.00moldm,；c(Pb2+)=0.100moldm"时:(Sn2/Sn)=(Sn2/Sn)=-0.1375V2.r2.0.05917V2,r(Pb/Pb)h，二(Pb/Pb)lgc(Pb)/c"n-0.1262V0.05917Vlg0.100-0.156V故以铅电极做原电池负极，锡电极做正极。原电池图示为：(-)PbPb2+(0.100moldmJ3)|Sn2+(1.00moldm')Sn(+)正极反应：Sn22e-=Sn负极反应：Pb=Pb22e-电池总反应式：Sn2Pb=SnPb2

10、原电池电动势：E=(Sn2/Sn)-(Pb2/Pb)=-0.1375V-(-0.156)V=0.019V8、求反应Zn+Fe2+(aq)=Zn2*aq)+Fe在298.15K是的标准平衡常数。若将过量极细的锌粉加入Fe"溶液中，求平衡时Fe2+(aq)浓度对Zn2/q)浓度的比值。解：Zn(s)Fe2(aq)=Zn2(aq)Fe(s)E?-"(Fe27Fe)"(Zn2/Zn)=-0.447V-(-0.7618V)=0.315VlgK-nE"/0.05917V=20.315V/0.05917V-10.6eq2、/c(Zn)/c10K-e;2-=;-4.41

11、0ceq(Fe2)/c-反应进行得相当完全故ceq(Fe2H)/ceq(Zn24)=1/kH=2.3m10*,9、将下列反应组成原电池(温度为298.15K):2I-(aq)2Fe3(aq)=I2(s)2Fe2(aq)(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c(I)=1.0M10，mol-dm-以及c(Fe")=c(Fe2j/10时原电池的电动势。解：(1)查阅教材附录:q>0(Fe3+/Fe2+)=0.771V;强(I2/11=0.5355V。E二一二一:二(Fe3/Fe2)-"(I2/I)=0.771V

12、-0.5355V=0.236V(2)Gm-nFE二296485mol136V=-45.5kJmolJ(3)(4)原电池图示：(-)PtI21q|Fe3,Fe2Pt()E=E”0.05917Vlgnc(Fe24)/cl.2,.2_c(|-)/c'|_c(Fe)/c"0.05917V102=0.236Vlg=0.058V2(1.010)210、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？试通过计算说明之。2MnO4-(aq)16H(aq)10Cl-(aq)三亚2Mn2(aq)8H2。(1)解：由反应2MnO4-(aq)+16H*(aq

13、)+10Cr(aq>5Cl(助2h2ln(aq)&HO(l)组成原电池。正极：MnO4_(aq)8H(aq)5e=Mn2(aq)4H2O(l)负极：2Cl/aq)=Clz(g)2e当pH=5.00,其他物质均处于标准条件时：(MnO4-/Mn2)="(MnO/Mn2)+0.05917Vl-"MnOQ/c*5g|c(Mn2J/c711c(H)/c"彳,0.05917V,一5.008=1.507Vlg(10)=1.033V(Cl2/ClJ"(Cl2/Cl)=1.358V可见中(MnO47Mn2j(9(Clz/ClD,故该反应不能自发进行。11、

14、由锲电极与标准氢电极组成原电池。若c(Ni2*)=0.0100moldm*时，原电池的电动势为0.315V,其中锲为负极，计算锲电极的标准电极电势。解:该原电池的图示为:-3(-)NiNi24(0.0100moldm)|H1moldm")H2(100kPa)Pt(+)因为所以又E=yH/H：(Ni/N)(N2/N)=0-0.31V5-0.3150.V15220.05917V2二(Ni/Ni)=(Ni/Ni)1glic(Ni)/cn-(Ni2/Ni)=-0.315V_。05917Vig0.0100=-0.256V12、由两个氢电极：PtH2(100kPa)H+(0.10moldm。和P

15、t|H2(100kPa)H+(xmoldm)组成原电池,测得该原电池的电动势为0.016V。若后一电极作为该原电池的正极，问组成该电极的溶液中H%勺浓度x的值是多少？解：依题意，原电池应为：(-)PtH2(100kPa)H+(0.10moldm)|H*(xmoldm,)H2(100kPa)Pt(+),.0.05917V20.05917V2E=(H/H2)-lgx2-(H/H2)lg(0.10)2=0.016V-223x=0.19moldm13、判断下列氧化还原反应进行的方向(25c的标准状态下)：(1) AgFe2=AgFe3(2) 2Cr33I27H2O=Cr2O：-6I-14H(3) Cu

16、2FeCl3=CuCl22FeCl2解：25c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) *(Ag+/Ag)9e(Fe3+/Fe2+);反应向右进行(正向自发)(2) cP9(Cr2O|-/Cr3><P9(I2/I1;反应向左进行(逆向自发)(3)叫Cu2+/Cu)(叫Fe3+/Fe2+)；反应向右进行(正向自发)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一外,其他物质均处于标准条件下)。(1) C2。厂(aq)H(aq)Br，aq)>Bl)Cr3(aq)H2OQ)(2) MnO4-(

17、aq)H(aq)Cl，aq)>C"l)Mn2(aq)H2OQ)解：pH=4.0,其他物质均处于标准条件下：(1)反应皿一幽)+H+(aq)+Br/aq)tBl)+Cr3+(aq)+H2O(l)组成原电池：正极：Cr2。尸14H6e-=2Cr37H2O负极：2Br-Br22e"-2An-+0-j14中(SO厂/C3+)=叫.尸/Cr3”0Vlg四2。7.。叫."c!6c(Cr3j/c0.05917V4014=1.232V-lg(10%)=0.680V(Br2/Br。=(Br2/Br一)=1.066/因中8(5。；-/Cr3。(98(Br2/Bc,故正反应不能自

18、发进行。(2)反应MnO4-(aq)+H+(aq)+C(aq)TCl2(l)+Mn2+(aq)+H2O(l)组成原电池:正极：MnO4-8H5e-uMn24H2Oc(MnOr)/c9Tc(H/c9fc(Mn2)d负极：2Cl-=Cl2-2e-(MnO4-/Mn2)=-(MnOf/Mn2)0.05917Vig5=1.507V0.05917Vig(i040)8=1.128V：(Cl2/Cl="(Cl2/Cl-)=1.358V因叫MnOj/MnEBci/Cl。，故正反应不能自发进行。15、计算下列反应的标准平衡常数和所组成的原电池的标准电动势。Q.O.1Fe(aq)I"(aq)=

19、Fe(aq)12(s)2又当等体积的2moldmFe3ft2moldmI一溶液混合后，会产生什么现象？解：132IFe(aq)I-(aq)=Fe(aq)L(s)2E?一-"(Fe3/Fe2)-"(I2/IT=0.771V-0.5355V=0.236VlgK-nE"/0.05917V=10.236V/0.05917V=3.99kJ9.8103当量溶液等体积混合后，离子浓度均变为1moldm,据上述计算，E>0,反应正向进行，溶液由浅黄色转变为棕黄色，并(或)由紫黑色碘沉淀析出。16、由标准钻电极(Co2+/Co)与标准氯电极组成原电池，测得其电动势为1.64V

20、,此时钻电极为负极。已知邛Cl2/Cl)=1.36V,问：(1)标准钻电极的电极电势为多少？(不查表)(2)此电池反应的方向如何？(3)当氯气的压力增大或减小时，原电池的电动势将发生怎样的变化？(4)当Co2+的浓度P1低到0.010moldm”,原电池的电动势将如何变化？数值是多少?解：(1)依据题意，钻电极为负极，氯电极为正极：e?一：工(r2i/ci>yCo/c)o:(Co2/Co)=U(C12/Cl。一E二-1.36V一1.64V=-0.28V(3)P(C12)mc(C1-)/c"2(2)原电池反应为：CoC12=Co22C1-rRT：(C12/C1)=u(C12/C)

21、innF当p(C12)增大时，甲(C12/C14增大,原电池电动势E值增大;当p(C12)减小时，中(C12/C1减小，原电池电动势E值减小。(4)当Co2+的浓度为0.010moi0m，时,(Co2/Co)=-(Co2/Co)0.059171n"(Co2)J20.05917-0.28V21n0.010-0.34VE=r(C12/C1)-(Co2/Co)=1.36V-(-0.34V)=1.70V原电池的电动势增加了0.06V。17、从标准电极电势值分析下列反应向哪个方向进行？MnO2(s)2C1-(aq)4H(aq)=Mn2(aq)Cg)2H2。(1)实验室中是根据什么原理，采取什么

22、措施，利用上述反应制备氯气的？解：根据教材附录数据可知，中e(MnO2/Mn2)=1.224V,59(C12/C1)=1.358V。平8(MnO2/Mn2j<平(。2/。)，故在标准状态下，反应向左进行(正向非自发)。然而MnO2的氧化性受介质酸度的影响较大。从MnO2/Mn2+电极的半反应式：MnOz(s)+4H+(aq)+2e=Mn2：aq)+2H2O可得出H+浓度对其电极电势的影响为:一，八一，o丁rc(H+)/c9i4中(MnO2/Mn2B=e(MnO2/Mn2+-RT1gnFc(Mn)/cdI即中值随H+浓度的增大而增大，所以实验室用浓盐酸(如12mo1dm')与MnO

23、2在加热条件下反应以增加MnO2的氧化性；与此同时，c(C1D的增加及加热使p(C12)降低，均使中(C12/C。减小，增加了C1一的还原性，使邛(MnO2/Mn2j>?(C12/C1),反应正向进行。此外，加热还可使反应速率增加。18、用图示表示下列反应可能组成的原电池，并利用标准电极电势数据计算反应的标准平衡常数。Cu(s)2Fe3(aq)=Cu2(aq)2Fe2(aq)解：原电池图示为:(-)CuCu21Fe3+Fe21Pt(+)1gK"=nE"Z0.05917V=n中Fe3+/Fe勺一邛9(Cu2+/Cu)/0.05917V=2x(0.771-0.3419)V

24、/0.05917V=14.5K-3101419、为什么Cu/水溶液中不稳定，容易发生歧化反应？25c时歧化反应的G名和K白分别是多少？(提示：铜的歧化反应为2Cu+(aq)=Cu2+(aq)+Cu(s)解：歧化反应：2Cuaq)=Cu2+(aq)+Cu(s)查教材附录可知，甲呢Cu+/Cu)=0.521V,而中8(C尹/Ci)可利用/Cu+/C四叫Cu2H7Cu)=0.3419/通过计算而得：.-2/Cu)=20.341°.521V=0.163V所以E?-工一”(Cu2/Cu)-(Cu2/Cu)=0.521V-0.163V=0.358V>0可见,Cu%水溶液中不稳定，容易发生歧

25、化反应。rGm=-nFE丁=-196485Cmol0.358V=-34.5kJmol_1,口e1gknE"10.358V人”=6.050.05917V0.05917VK=1.1210620、用两级反应表示下列物质的主要电解产物。(1)电解NiSO4溶液，阳极用锲，阴极用铁；(2)电解熔融MgCL阳极用石墨，阴极用铁；(3)电解KOH,两级都用铝。解：(1)阳极：Ni(s)=Ni2+(aq)+2e阴极：Ni2(aq)2e-=Ni(s)(2)阳极：2C(aq)=C12(g)+2e阴极：Mg22e-=Mg(s)(3)阳极：4OH/aq)=2H2O(1)+O2(g)+4e阴极：2H2O(1)

26、2e=2OH-(aq)H2(g)21、电解锲盐溶液，其中c(Ni2+)=0.10moldm_0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：电解锲盐溶液时，阴极可能发生的反应为：Ni22e-Ni2H2eiH2锲的析出电势：2.r2.0.059172.T(Ni2/Ni)=9：(Ni2/Ni)lgc(Ni2)/c2=-0.257V0.059171g0.10=-0.29V氢的析出电势：中(h+/H2)=叫H+/H2)+59lg-c(H+)/c”W2-0.05917.12=-lgc(H)/3-0.21V=0.05917lgc(H)-0.21V为

27、使氢气不析出，需满足中(Ni2+/Ni)之3(H+/H2),即：-0.29V_0.059171gc(H)-0.21V则c(H)<0.04r4old3mpH=Tgc(H"c-lg0.0441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(1mol0m二)中发生腐蚀的两级反应式。解：铁在微酸性水膜中发生吸氧腐蚀，电极反应为：阳极：Fe(s)=Fe2(aq)2e-阴极：O2(g)2H2O(l)4e-4OH(aq)铁浸没在稀硫酸发生析氢腐蚀，电极反应为：阳极：Fe(s)=Fe2(aq)2e-阴极：2H(aq)Ze'H?®23、已知下列

28、两个电池的标准电极电势如下：Ag+(aq)+e=Ag(s);中北Ag+IA卞0.799/0AgBr(s)e-=Ag(s)BL(aq);7(AgBi/A)g0.073V试从平°值及能斯特方程，计算AgBr的溶度积。解：若将两电极组成原电池：(-)AgAgBr(s)Br-(aq)|Ag*(aq)Ag(+)电池总反应式为Ag(aq)Brn(aq)=AgBr(s)设反应的平衡常数为：ceq(Ag4)/c0lLCeq(Br/c0l-Ks(AgBr)lgK"nE"0.05917Vn,"(Ag/Ag)-：%AgBr/Ag)0.05917V1(0.7996-O0730)V0.05917V=12.28K8=1.9父1012;Ks(AgBr)=5.2-10324、银不能溶于1.0moldm,的HCl溶液，却可以溶于1.0moldmHI溶液，试通过计算说明之。(提示：溶解反应为：2Ag(s)+2Haq)+2I、aq)=2AgI(s)+H2(g),可从叫Ag'/Ag)MKs(AgI),求出甲AgI/Ag),再判别)解：设计原电池：(-)AgAgCl(s)Cl7aq