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，θ值最小的是：DA:Ag+/Ag；B:AgCl/Ag；C:AgBr/Ag；D:AgI/Ag2.θ(Cu2+/Cu+)=0.158V，θ(Cu+/Cu)=0.522V，则反应2Cu+Cu2++Cu的Kθ为：CA:6.93×10-7；B:1.98×1012；C:1.4×106；D:4.8×10-133.已知θ（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:2Cl--2e-=Cl2C:1/2Cl2+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：DA:K2Cr2O7B:PbO2C:O2D: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H2D: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θ（Cu+/Cu）=+0.52V,θ（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。×（电对电极电势与PH无关的不变化。）三、填空题1.根据θ(PbO2/PbSO4)θ(MnO4-/Mn2+)θ(Sn4+/Sn2+)，可以判断在组成电对的六种物质中，氧化性最强的是PbO2，还原性最强的是Sn2+。2.随着溶液的pH值增加，下列电对Cr2O72-/Cr3+、Cl2/Cl-、MnO4-/MnO42-的值将分别变大、不变、不变。（如何变化）3.用电对MnO4-/Mn2+，Cl2/Cl-组成的原电池，其正极反应为：MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O，，负极反应为Cl2+2e=2Cl-，电池的电动势等于0.15V，（θ(MnO4-/Mn2+)=1.51V；θ(Cl2/Cl-)=1.36V）4.已知：Cr2O72-+1.36Cr3+-0.41Cr2+-0.86Cr，则θ(Cr2O72-/Cr2+)=0.917V，Cr2+能否发生歧化反应不能。5.用离子-电子法配平下列氧化还原反应式（1）Cr2O72－+Fe2+→Cr3++Fe2++H2O(酸性介质)Cr2O72－+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O（2）Mn2++BiO3－+H+→MnO4－+Bi3++H2O2Mn2++5BiO3－+14H+=2MnO4－+5Bi3++7H2O（3）H2O2+MnO4－+H+→O2+Mn2++H2O5H2O2+2MnO4－+6H+=5O2+2Mn2++8H2O6.反应2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2++Cu2+(aq)与Fe(s)+Cu2+(aq)=Fe2+(aq)+Cu(s)均正向自发进行，在上述所有氧化剂中最强的是Fe3+，还原剂中最强的是Fe。7.已知θ（Cu2+/Cu）=0.337V,KspCu(OH)2,=2.2×10-20,则θ（Cu(OH)2/Cu）=-0.24V8.根据标准电极电势表，将Hg2+、Cr2O72－、H2O2、Sn、Zn、Br－中的氧化剂、还原剂由强到弱分别排列成序：（1）氧化剂由强到弱H2O2Cr2O72－Hg2+；（2）还原剂由强到弱ZnSnH2O2Br－。四、计算题1.若下列反应在原电池中正向进行，试写出电池电动势的表示式。（1）Fe+Cu2+=Fe2++CuEθ=φθ+-φθ-=φθ(Cu2+/Cu)－φθ(Fe2+/Fe)=（2）Cu2++Ni=Cu+Ni2+Eθ=φθ+-φθ-=φθ(Cu2+/Cu)－φθ(Ni2+/Ni)=2.求出下列原电池的电动势，写出电池反应式，并指出正负极。（1）Pt|Fe2+(1mol·L－1),Fe3+(0.0001mol·L－1)||I－(0.0001mol·L－1)，I2(s)|Pt解：右边为正极：I2+2e=2I-左边为负极：Fe3++e=Fe2+E=φ+-φ-=[φθ(I2/I－)+0.0592lg1/0.0001]－[φθ(Fe3+/Fe2+)+0.0592lg0.0001/1]=电池反应式为I2+2Fe2+=2I－+2Fe3+（2）Pt|Fe3+(0.5mol·L－1)，Fe2+(0.05mol·L－1)||Mn2+(0.01mol·L－1)，H+(0.1mol·L－1)，MnO2（固）|Pt解：右边为正极：MnO2+4H++2e=Mn2++2H2O左边为负极：Fe3++e=Fe2+E=φ+-φ-=[φθ(MnO2/Mn2+)+0.0592/2lg(0.14/0.01)]－[φθ(Fe3+/Fe2+)+0.0592lg0.5/0.05]=0.3406V0电池反应式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O3.将铜片插入盛有0.5mol·L－1CuSO4溶液的烧杯中，银片插入盛有0.5mol·L－1AgNO3溶液的烧杯中，组成一个原电池。（1）写出电极反应式和电池反应式；（2）求该电池的电动势。解：（1）（－）Cu|Cu2+(0.5mol·L－1)||Ag+(0.5mol·L－1)|Ag（＋）正极反应Ag++e－=Ag负极反应Cu2++2e－=Cu电池反应式：2Ag++Cu=2Ag+Cu2+（2）E=φ(Ag+/Ag)－φ(Cu2+/Cu)={φθ(Ag+/Ag)+0.0592lg[Ag+]}－{φθ(Cu2+/Cu)－0.0592/2lg[Cu2+]}=[0.7996+0.0592lg0.5]－[0.3402+0.0296lg0.5]=0.4505V4.在pH=3和pH=6时，KMnO4是否能氧化I－离子和Br－离子？解：在酸性条件下：MnO4－+8H++5e=Mn2++4H2O[MnO4－]=[Mn2+]=1mol·L－1φ(MnO4－/Mn2+)=φθ(MnO4－/Mn2+)+0.0592/5lg[H+]8pH=3时,φ(MnO4－/Mn2+)=1.51+0.0592/5lg(10－3)8=1.226(V)既大于φθ(I2/I－)，也大于φθ(Br2/Br－)，所以既能够氧化I－，也能够氧化Br－。PH=6时φ(MnO4－/Mn2+)=0.942V此时，φθ(MnO4－/Mn2+)φθ(I2/I－)，但φ(MnO4－/Mn2+)φθ(Br2/Br－)∴KMnO4能氧化I－，却不能氧化Br－。5.已知ө（H3AsO4/H3AsO3）=0.559V，ө（I2/I－）=0.535V，试计算下列反应：H3AsO3+I2+H2O=H3AsO4+2I－+2H+在298K时的平衡常数。如果pH=7，反应朝什么方向进行？解：lgKθ=nEθ/0.0592=2×(0.535-0.559)/0.0592=-0.81∴K=0.15由于Eθ0∴此时反应逆向进行当pH=7时，[H+]=10－7，其它浓度均为1mol·L－1E=φ(+)－φ(－)=φθ(I2/I－)－[φθ(H3AsO4/H3AsO3)+0.0592/2lg[H+]2=0.535－0.559－0.0592lg(10－7)=0.39V0∴反应正向进行。6.已知：Fe2++2e－=Feφθ=－0.44VFe3++e－=Fe2+φθ=+0.771V该电池反应式为：3Fe2+=Fe+2Fe3+计算该电池的Eө值及电池反应的△rGmө并判断反应能否正向自发进行？解：Eθ=φθ(＋)－φθ(－)=-0.44–0.771=-1.211V0△rGmθ=－nFEθ=－2×96485×(－1.211)=233.69kJ)0∴反应不能自发进行。7.根据下列反应组成电池，写出电池组成式，计算298K时的电动势，并判断反应自发进行的方向。（1）2Ag(s)+Cu(NO3)2(0.01mol·L－1)=2AgNO3(0.1mol·L－1)+Cu(s)（2）2Cr3+(0.01mol·L－1)+2Br－(0.1mol·L－1)=2Cr2+(1mol·L－1)+Br2(l)解：（1）正极：Cu2++2e-=Cu负极：Ag++e-=AgE=φ(＋)－φ(－)=[0.34+0.0592/2lg0.01]－[0.7996＋0.0592lg0.1]=－0.46(V)0故反应逆向自发进行。(2)正极：Cr3++e-=Cr2+负极：Br2+2e-=2Br-E=φ(＋)－φ(－)=[-0.41+0.0592lg0.01/1]－[1.087＋0.0592/2lg1/0.12]=－1.68V0故反应逆向自发进行。8.已知[Sn2+]=0.1000mol·L－1，[Pb2+]=0.100mol·L－1（1）判断下列反应进行的方向Sn+Pb2+=Sn2++Pb（2）计算上述反应的平衡常数K。解：E=φ(＋)－φ(－)={φθ(Pb2+/Pb)+0/0592/2lg[Pb2+]}－{φθ(Sn2+/Sn)＋0.0592/2lg[Sn2+]}=[－0.126+0.0592/2lg0.100]－[(－0.136)+0.0592/2lg0.100=0.010V0故反应正向进行。（2）lgK=nEθ/0.0592=2×0.010/0.0592=0.34∴K=2.189.已知φθ（Br2/Br－）＝1.065V，φθ（IO3－，H+/I2）=1.20V（1）写出标准状态下自发进行的电池反应式；（2）若[Br－]=0.0001mol·L－1，而其它条件不变，反应将如何进行？（3）若调节溶液pH=4，其它条件不变，反应将如何进行？解：（1）φθ(IO3－，H+/I2)φθ(Br2/Br－)正极：2IO3－+12H++10e－=I2+6H2O负极：Br2+2e－=2Br-故电池反应为：2IO3－+10Br－+12H+==I2+5Br2+6H2O（2）E=φ(＋)－φ(－)=φθ(IO3－，H+/I2)－{φθ(Br2/Br－)+(0.0592/2)lg1/[Br－]2}=1.20－1.065+0.0592lg0.0001=－0.101V0故反应逆向进行。（3）E=φ(＋)－φ(－)={φθ(IO3－，H+/I2)+(0.0592/10)lg[H+]12}－φθ(Br2/Br－)=1.20－1.065+(0.0592×12/10)lg10－4=－0.15(V)0故反应逆向进行。10.已知锰的元素电势图为：MnO4-MnO42-MnO2Mn3+MnMn2+0.562.260.951.51-1.181.691.23（1）求φθ（MnO4－/Mn2+）；（2）确定MnO2可否发生歧化反应？（3）指出哪些物质会发生歧化反应并写出反应方程式。解：（1）φθ(MnO4－/Mn2＋)=(0.564+2×2.26+0.95+1.51)/5=1.51(V)（2）MnO42-2.26MnO20.95Mn3-Eθ=φθ(右)－φθ(左)0，MnO2不能歧化成MnO42-和Mn3+（3）同理，MnO42-和Mn3+能发生歧化反应。11.在298K时，测定下列电池的E=+0.48V，试求溶液的pH值。（－）Pt，H2(100kPa)|H＋(xmol·L－1)||Cu2+(1mol·L－1)|Cu（+）解：正极：Cu2++2e-=Cu负极：2H++2e-=H2Cu2++H2==Cu+2H+E=φ(＋)－φ(－)=φθ(Cu2+/Cu)－{φθ(H+/H2)+(0.0592/2)lg[H+]2/PH2}0.48=φθ(Cu2+/Cu)－φθ(H+/H2)－0.0