工科化学与实验金继红第5章-习题及思考题答案.docx

思考题1. 氧化还原反应的特征是什么？什么是氧化剂和还原剂？什么是氧化反应和还原反应？氧化还原反应的特征是有电子的转移或偏移。在氧化还原的过程中，得电子的物质为氧化剂，失电子的物质为还原剂。氧化数升高的过程称为氧化，氧化数降低的过程称为还原。2. 如何用离子-电子法配平氧化还原方程式？配平原则：（1）反应过程中氧化剂所夺得的电子数必须等于还原剂失去的电子数。（2）反应前后各元素的原子总数相等。配平步骤：将反应式改写成两个半反应式，先将两个半反应式配平，然后将这些反应加合起来，消去电子而完成。3. 什么是氧化还原电对？同一元素原子的氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对。氧化还原电对通常写成: 氧化型/还原型(Ox/Red),如: Cu2+/Cu;Zn2+/Zn4. 如何用图式表示原电池？为简单起见，通常用符号表示原电池。图式中“”表示相界面；“”表示盐桥；（）和（+）分别表示原电池的负极和正极。一般进行氧化反应的负极写在左边，进行还原反应的正极写在右边。要注明电池反应的温度和压力，如不写明，一般是指在298.15K和标准压力下。对气体要注明压力，对溶液要注明浓度，当溶液浓度为1mol/L时可以不写。当电极无金属导体时，需要增加只起导电作用而不参加反应的惰性电极Pt或C；若参加电极反应的物质中有纯气体，液体或固体时，则应写在惰性导体的一边。5. 原电池的两个电极符号是如何规定的？如何计算电池的电动势？（）和（+）分别表示原电池的负极和正极。电池电动势 E = E+ - E- E+ 和 E- 分别代表正，负极的电极电势。6. 电对的电极电势值是否与电极反应式的写法有关？电对的电极电势值是强度性质,与电极反应式的写法无关。7. 原电池的电动势与离子浓度的关系是什么？从能斯特方程中可反映出影响电极电势的因素有哪些？原电池的电动势与正极和负极的电极电势有关，等于两者之差。而电极电势与离子浓度之间的关系，可由能斯特方程表达。从能斯特方程可以看到影响电极电势的因素有温度，转移电子数，还原态物质和氧化态物质的浓度，以及电极反应式中氧化态物质的化学计量数g，以及还原态物质的计量数h8. 判断氧化还原反应方向的原则是什么？试举例说明。判断氧化还原反应进行的方向，只要氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势E+ E- , 即电动势E0时，该氧化还原反应可自发进行。9. ，是不是电池反应达到平衡时的电动势？不是10. 电极电势的应用有哪些？举例说明。电极电势的应用有：1）判断氧化剂和还原剂的强弱。2）判断氧化还原反应进行的方向。3）判断氧化还原反应进行的程度。4）计算原电池的电动势等。11. 什么是元素电势图？有何主要用途？大多数非金属元素和过渡元素可以存在几种氧化态，各氧化态之间都有相应的标准电极电势。拉特默建议把同一元素不同氧化数的物质所对应电对的标准电极电势，从左到右按氧化数由高到低排列起来，每两者之间用一条短线连接，并将相应电对的标准电极电势写在短线上。这种表明元素各氧化数物质之间标准电极电势关系的图，称为元素的标准电极电势图，简称元素电势图。元素电势图用途如下：（1） 计算不同氧化数物质构成电对得标准电极电势（2） 判断歧化反应能否进行12. 原电池和电解池各有何特点？举例说明（从电极名称、电极反应、电子流方向等方面进行比较）。原电池是将化学能转化成电能的装置，其中进行的是氧化还原反应。其中电子流出的电极为负极，电子流入的电极是正极。负极发生的是氧化反应，正极发生的是还原反应。电解是在外电源的作用下被迫发生氧化还原的过程，实现电解过程的装置称为电解池。在电解池中，与直流电源正极相连的电极是阳极，与直流电源负极相连的电极是阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。由于阳极带正电，阴极带负电，电解液中正离子移向阴极，负离子移向阳极。13. 什么叫分解电压？为什么实际分解电压高于理论分解电压？使电解质溶液继续不断地电解所需施加的最低外加电压，叫做分解电压。除了内阻所引起的电压降外，超出理论分解电压主要是由于电极反应是不可逆的产生了所谓“极化”作用引起的。14. 金属电化学腐蚀的特点是什么？为什么粗锌（含杂质主要是、等）比纯锌容易在硫酸中溶解？为什么在水面附近的金属比在水中的金属更容易腐蚀？金属表面与介质如潮湿空气，电解质溶液等接触因发生电化学作用而引起的腐蚀，称为电化学腐蚀。其特点是有电极反应发生，存在电流。粗锌能和杂质构成许多微小的原电池，进而发生电极反应加快锌的溶解。在水面附近潮湿的空气里,金属的表面吸附了一层薄薄的水膜,这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子,还溶解了氧气等气体,结果在金属表面形成了一层 电解质溶液,它跟金属里的杂质恰好形成无数微小的原电池。进而发生电极反应加快金属的腐蚀。15. 金属防腐的方法有哪些？1） 正确选用金属材料，合理设计金属结构。2） 非金属涂层3） 金属镀层4） 保护器保护5） 阴极电保护6） 缓蚀剂保护7） 氧化膜16. 化学电源主要有哪几类？主要有1）一次电池，如常用的锰锌电池。2）二次电池，如铅蓄电池。3）燃料电池。习题一、 选择题1. 非金属碘在0.01的溶液中，加入少量的，的电极电势（ ）。A增大 B. 减少 C. 不变 D.不能判断答案：A2. 为求的溶度积，应设计电池为（ ）。A. B. C. D. 答案：C3. 已知碱性溶液中溴的元素电势图：则等于（ ）。A1.52 V B. 0.76 V C. 1.30 V D. 0.61 V答案：B4. 下列电池中，电池反应为的是（ ）。A. B. C. D. 答案：C5. 下列电对的电极电势与pH值无关的是（ ）。A. B. C. D. 答案：D二、填空题1. 电池，若，则电池电动势为 ；若，则电池电动势为 。答案：（1）（2）4. 根据三个电对的标准电极电势值：；。可知其中最强的氧化剂是 ；最强的还原剂是 ；既可作氧化剂又可作还原剂的是 ；只能作还原剂的是 。答案：，三、 综合题1. 用离子-电子法配平下列方程式。（a）酸性介质中：（1）；（2）；（3） 。（b）碱性介质中：（1）；（2）；（3）。解：（1） 负极反应：正极反应：电池：（2） 负极反应：正极反应：电池：（3）负极反应：正极反应：电池：（4） 负极反应： 正极反应：电池：3.写出下列电池中各电极上的反应和电池反应。解：（1）负极反应：正极反应：电池反应：（2）负极反应：正极反应：电池反应：（3）负极反应：正极反应：电池反应：（4）负极反应： 正极反应：电池反应：； ； ； 。解：氧化还原电对的电极反应为：（1） （2） （3） （4） 由电极反应的能斯特方程可知（1）、（3）电对的电极电势与H+浓度无关。电对（2）、（4）的能斯特方程分别为：（2） （4） 显然H+浓度增加，电对的电极电势增加，因而氧化能力更强。5.已知下列化学反应（298.15 K）(1) 用图式表示原电池；(2) 计算机原电池的;(3) 计算机反应的； (4) ，计算原电池的电动势。解：（1）负极反应： 正极反应： 电池： （2） （3） （4） 6.参考附录G中标准电极电势值，判断下列反应能否进行。（1）能否使氧化为？（2）在酸性溶液中，能否使氧化为？（3）能否使还原为？（4）能否使还原为？解：， ， ， （1） I2不能使Mn2+氧化为MnO2。（2） 在酸性溶液中KMnO4能使Fe2+氧化为Fe3+。（3） Sn2+能使Fe3+还原为Fe2+。（4） Sn2+能使Fe2+还原为Fe。7.计算说明在时，下列反应能否自动进行。(假定除之外的其他物质均处于标准条件下)（1）+；（2）.解：（1）正极：负极： 反应不能自动向右进行，可以自动反向进行。（2）正极：负极： 反应不能自动向右进行，可以自动反向进行。8.解释下列现象。（1）在配制溶液时，需加入金属粒后再保存待用；（2）水溶液长期放置后会变混浊；（3）溶液久放后会变黄.解：（1），由以上数据可知，空气中氧能将Sn2+氧化成Sn4+，如果加入锡粒，锡是更强的还原剂，空气中氧首先将Sn氧化成Sn2+，所以可以保证SnCl2不被氧化。（2）， 空气中氧能将H2S氧化成S，析出的S使溶液浑浊。（3），空气中氧能将Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+溶液呈黄色。9. 298.15 K 时，反应在标准状态下能否发生?为什么实验室可以用和浓HCl（浓度为12）制取？能不能用代替与1的HCI作用制备？（设用12浓盐酸时，假定c()=1.0,p()=100 kPa 。解：氧化-还原半反应为：还原反应：氧化反应：查表：，所以在标准状态下，MnO2不能将Cl-氧化成Cl2。采用浓盐酸时：采用浓盐酸时，MnO2可以将Cl-氧化成Cl2。 所以在标准状态下，KMnO4能将Cl-氧化成Cl210.Ag不能置换1HCl里的氢，但可以和1HI起置换反应产生，通过计算解释此现象。解：， ，所以Ag不能将HCl中的H+还原成H2。，所以Ag可以将HI中的H+还原成H2。11.计算原电池（）(+)在下述情况下电动势的改变值：（1）浓度降至（2）加入足够量的Cl-使沉淀。设浓度为1.56。解 ： ，（1） 负极电势减小0.0888 V ，所以电池电动势增大0.0888 V 。（2）加入足够量的使沉淀，设平衡浓度为1.56。 。正极电势减小0.5888 V ，所以电池电动势减小0.5888 V 。12.计算下列电池在298.15 K 时的，指出反应的方向。解：（1）正极反应： 负极反应： 反应各物质都处于标准态： 反应向右进行。（2）正极反应： 负极反应： 反应向左进行。13.已知下列电极反应在298.15 K 时的值，求的。， V ， 0.2223V解： 设计如下电池， 电池反应为： 14.已知下列电极反应在298.15 K 时的值，求（）。， ， 解： 根据 ， 0.521V -0.896V ; 组成电池正极反应： 负极反应：电池反应：正极反应+负极反应 电池电动势=0.521v-(-0.896v)=1.417v根据可得1.417v=0.0592v即15. 试计算电对/Ag和/Ag的标准电极电势。解：电极反应： ，该反应可以看成是由下列两个反应组成：， ， 反应=+，所以有 即 : 则该电极反应的为0.382V。（2）解：电极反应： 反应=+即有 =0.0033V 16. 已知的，计算298.15K时的值。解：当=1时，上式电势即为，所以17.碘在碱性价质中的元素电势图为 0.54V 0.56V 求，并判断能否歧化成和。解： ， ， 不会岐化。18. 计算在25时下列氧化还原反应的平衡常数。解：将反应写成电极反应正极： , 负极：利用： ，。 ，上式既是，所以 电池电动势： 19. 已知某原电池的正极是氢电极，负极是一个电势恒定的电极。当氢电极插入的溶液中，电池电动势为0.412 V ；若氢电极插入