电化学原理及其应用习题xz.ppt

1下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是( ) A. Br2+2e = 2Br B. Cl2+2e=2Cl C. MnO4+5e+8H+=2Mn2+4H2O D. Zn2+2e=Zn,一、选择题,C.,提示,2与下列原电池电动势无关的因素是 Zn| Zn2+H+，H2 | Pt （ ） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C. H+的浓度 D.温度,B.,提示,电极电势不仅与组成电极的物质有关，还与反应物浓度、压力及反应温度有关。,3298K时，已知（Fe3+/Fe）=0.771V， （Sn4+/Sn2+）=0.150V， 则反应2Fe2+Sn4+=2Fe3+Sn2+的rGm为（ ）kJ/mol。 A. 268.7 B. 177.8 C. 119.9 D. 119.9,提示,D., = Sn4+/Sn2 Fe3+/ Fe2+ = 0.150 0.771 = -0.621V,G(原电池) = -nF,4判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（ ） A Sn2+和Hg2+ B. SO32-和MnO4- C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+,D.,提示,判断溶液中离子共存的可能性,+-0 说明两离子不能共存,已知 (Hg2+/Hg)=0.851V， (Sn4+/Sn2+)=0.15V ， (MnO4-/Mn2+)=1.49V (SO42-/H2SO3)=1.29V ， （Fe2+/Fe）= -0.44V （Fe3+/Fe 2+）= 0.776,【例】例如：判断在酸性水溶液中下列离子共存的可能性Sn2+和Hg2+; SO32-和MnO4-; Sn2+和Fe2+;,【解】： Sn2+和Hg2+ 其中Hg2+只能作氧化剂,查表：Hg2+2e= Hg +=0.851v 正极 Sn2+ -2e= Sn4+ -=0.15v 负极,正极反应负极反应电池反应： Hg2+ Sn2+= Hg + Sn4+,+-0.8510.150.7310,说明两离子不能共存。,Sn4+2e= Sn2+,中间价态,最高价态只能得电子（正极）,SO32-和MnO4- 其中MnO4-只能作氧化剂,MnO4-+8H+5e Mn2+4H2O + MnO4-Mn2+1.49V,正极反应2 负极反应5 电池反应：,2MnO4-+5SO32-+6H+ 2Mn2+5SO42-+3H2O,+-1.490.201.290,Sn2+和Fe2+,第一种情况：Fe2+2eFe +-0.44v Sn2+ -2e Sn4+,说明两离子不能共存!,SO32-+H2O -2e SO42-+2H+,SO42-+2H+2e SO32-+H2O - 0.20v,Sn4+2eSn2+ -0.15v,正极负极电池反应：Fe2+ Sn2+Fe+ Sn4+,+-0.440.15-0.590 反应不能发生。,第二种情况： Sn2+2eSn +-0.14v Fe2+- eFe3+ -0.77v,正极反应负极反应2 电池反应： 2Fe2+ Sn2+2Fe3+ Sn,+- -0.140.77-0.910 反应不能发生,两离子能共存,两离子能共存,Fe3+ eFe2+ -0.77v,5已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4+Cu=Sn2+Cu2+ (Cu2+/Cu)=(1) , (Sn4+/Sn2+)=(2) 则有（ ） A. (1) = (2) B. (1) (2) C. (1) (2) D. 都不对,提示,C.,正向反应得电子正极， Sn 4+/Sn 2+为正极 逆向反应Sn 4+ /Sn 2+为负极 逆E+E-0, (Cu2+/Cu) - (Sn4+/Sn2+) 0,1现有三种氧化剂Cr2O72-，H2O2，Fe3+，若要使Cl-、Br-、I-混合溶液中的I-氧化为I2，而Br-和Cl-都不发生变化，选用 最合适。(Cl2/Cl-=1.36V, Br2/Br-=1.065V, l2/l-=0.535V),提示,Fe3+,+-0,+-0, Cr2O72- /Cr3+=1.232V, H2O2 /H2O=1.776V, Fe3+ /Fe2+ =0.776V,大于I2小于Br和Cl,二、填空题,2把氧化还原反应Fe2+Ag+=Fe3+Ag设计为原电池，则正极反应为 ，负极反应为 ，原电池符号为,Ag+ + e =Ag,Fe3+ + e Fe2+,Pt|Fe2+，Fe3+Ag+|Ag,提示,利用电池符号书写规则：,3在n+ne M(s)电极反应中，当加入n+的 沉淀剂时，可使其电极电势值 ，如 增加的量，则电极电势：,降低,不变,提示,加入n+的沉淀剂，不是加入n+本身，所以c（n+ ）减小，联合公式 氧化型形成沉淀 ，降低，由于固体不写入平衡常数表达式中，所以不影响,4已知Ag+/Ag=0.800V, KspAgCl=1.610-10则 （AgCl/Ag）=,0.22V,提示,实际AgCl + e Ag + Cl-,实质Ag+ e Ag,【例6.6】 计算25时，AgIAg电极的标准电极电势。已知 (Ag+/Ag) =0.7996V, Ksp =1.510-16),溶液中Ag+的浓度由 c (Ag+) /cc (I-)/c Ksp 确定,标准状态下 c (I-) =1 moldm-3,氧化型形成沉淀 ，还原型形成沉淀 ，,5已知电极反应Cu2+2e=Cu的E为0.347,则 电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的E值 为,0.347V,电极电势为相对值，是相对于标准氢电极而言的。与电极反应进行的方向无关。,提示,三 简答题 1. 电极主要有哪几类？试各举一例。,解： 金属电极：如：Zn(s)|Zn2+, 氧化还原电极：Pt|Fe2+, Fe3+ 气体离子电极：Pt | H2 | H+ 金属-金属难溶盐电极： Cl(c)|AgCl(s) | Ag(s),负极失电子位于左边 (1)Fe | Fe2+Cu2+ |Cu (-)Fe2+2e=Fe (+)Cu2+2e=Cu (2) Cu | Cu2+ Ag+ | Ag (-) Cu2+2e=Cu (+) Ag+e=Ag (3) Sn | Sn2+H+ |H2 | Pt (-)Sn2+2e=Sn (+)2H+2e=H2,2. 下列反应在原电池中发生，试写出原电池符号和电极反应。,3. 在酸性溶液中含有同浓度的Fe3+、Cr2O72-、和MnO4-，当通入H2S时，还原的顺序如何？写出有关化学反应方程式.,(Fe3+ / Fe2+)=0.771V (Cr2O72- / Cr3+)=1.232V (MnO4- / Mn2+)=1.507V 先还原MnO4-，再还原Cr2O72-，最后还原Fe3+ MnO4-+4H2S= Mn2+4S+4H2O 2Fe3+ +H2S=2 Fe2+ +S+2H+ Cr2O72- +3H2S +8H+ =2Cr3+ +3S+7H2O,差值大的先被还原。大的氧化性强，先被还原,4. 今有一种含有Cl-、Br-、I-，三种离子的混合溶液，欲使I-氧化为I2，而又不使Cl-、Br-氧化，在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中，选择哪一种能符合上述要求。,解： 欲使I-氧化为I2，而又不使Cl-、 Br-氧化， 大于I且小于Cl，Br (Fe3+ / Fe2+)=0.771V (I2/I-)=0.5355V (Cl2/Cl-)=1.3583V (Br2/Br-)=1.066V (MnO4- /Mn2+)=1.507V,解： MnO2+4HCl=Cl2+MnCl2+2H2O (MnO2/Mn2+)=1.224V (Cl2/Cl-)=1.3583V = (MnO2/Mn2+)- (Cl2/Cl-) 0，在标准状态下不能自发进行。,四 计算题 1. 在298K时的标准状态下，MnO2和HCl反应能否制得Cl2？如果改用12 molL-1 的浓HCl呢？（设其他物质仍处在标准态）,MnO2+4H+2e=Mn2+2H2O,当HCl浓度为12mol/L时， Cl2+2e=2Cl-,= (MnO2/Mn2+)- (Cl2/Cl-)=1.3548-1.2940， 自发进行。,计算298K时下列电池的电动势及电池反应的平衡常数。 （1）（-）Zn|Zn 2+ (0.1molL-1)|Cu 2+ (0.5molL-1)|Cu（+ ） （2）（-）Sn|Sn 2+ (0.05molL-1)|H+(1molL-1)|H2(105Pa)|Pt（+）,解： Zn+Cu2+= Zn2+ +Cu 根据Nernst方程,(2)Sn+2H+=Sn2+H2,K的计算同上,K=8.83105,解:核心电极为Ag+e=Ag Ag2C2O4(s)=2Ag+(aq)+C2O42- (aq),基本反应的离子浓度为1mol/l，,3. 已知银电极Ag+ + e Ag 标准电极电势为0.7996V，Ag2C2O4 的溶度积常数为3.510-11，求电极Ag2C2O4 + 2e- 2Ag + C2O42- 的标准电极电势。,4. 将下列反应组成原电池，写出电池符号，根据标准电极电势计算该电池的，计算电池反应的G。 反应为： Zn + Ni