2013年福建省化学竞赛复赛练习二氧化还原反应及电化学(含详细答案).doc

2013年福建省化学竞赛复赛赛前练习二：氧化还原反应和电化学 沙县一中罗仙福 第1题、（05福建复赛第一题）（10分）生活中常常用到照相、洗相，回答下列问题：1-1定影就是将显影后未爆光的剩余银盐溶解掉，Na2S2O3是常用的定影液，利用所给数据计算并说明为什么Na2S2O3可用作定影液。1-2废旧洗相液中可用锌将银还原，计算在0.01 mol/L Ag(S2O3)23的溶液中加入过量的锌后，残留的Ag(S2O3)23占原有浓度的百分比(不考虑 Zn2+ 与S2O32的配合作用)。1-3照相时若曝光过度，则已显影、定影的黑白底片图像发暗，可对之进行“减薄”：即把底片放入Na2S2O3和K3Fe(CN)6溶液片刻，取出、洗净。写出有关的反应式。已知：(Ag+/Ag) = 0.7991 V，(AgBr/Ag) = 0.071 V，(Zn2+/Zn) = -0.763 V， (Ag(S2O3)/Ag) = 0.010 V 第2题、（05福建复赛第四题）碱性氢氧燃料电池用3050KOH为电解液，在100以下工作。燃料是氢气，氧化剂是氧气。其电池图式为（-）C|H2|KOH|O2|C（），已知 (H2O/H2) = -0.8277 V ， (O2/OH-) = 0.401 V，若H2和O2的分压均为100kPa，30KOH的物质的量浓度为6.9 mol/L，则负极的电极电势为（1） ，正极的电极电势为（2） ，每个电池可产生（3） 的电动势。碱性氢氧燃料电池早已于本世纪60年代就应用于美国Gemini载人宇宙飞船上，也曾用于叉车、牵引车等。而熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC，工作温度为650）属高温燃料电池，称为第二代燃料电池。MCFC工作原理：空气极的O2（空气）和CO2 相结合；电解质将碳酸离子-移到燃料极。则燃料极反应为 （4）空气极反应为 （5） 总反应为（6） 。注意本小题应列式计算并写清其中的号码。第3题、（04福建复赛14分）锌与银的化合物组成一种高比能量、高比功率的电池，以锌为负极，KOH为电解液，正极为银的化合物，正极有很多种制造方法：方法一：向25%的硝酸银溶液中缓慢滴入含有0.2%KCl 的NaOH溶液，生成沉淀，经过滤、洗涤、干燥而得；方法二：在含有过二硫酸钾的氢氧化钠溶液中，缓慢加入硝酸银溶液，得到银的一种氧化物在900C搅拌下反应，将沉淀过滤、干燥而得；3-1. 方法一制备的正极物质A为 ，在制备时加入0.2% KCl 的主要目的是 。3-2. 方法二制备的正极物质B为 ，写出制备的离子反应方程式：3-3.写出以A物质为正极，电解液被锌酸盐饱和的电池充、放电反应式：并计算KOH浓度为30%时电池电动势。3-4.以方法一制备的正极活性物质会溶于电解液形成C氧化隔膜，使隔膜受到破坏，为了减弱这种作用，电解液中需加入一些添加剂，如铬酸钾，铬酸钾在电池充电时，先与负极作用，然后产物迁移到正极区与C作用，从而减少C对隔膜的氧化破坏写出上述两个反应的离子方程式：第4题 随着传统化石燃料的日渐耗竭，新能源的开发和利用正得到广泛地重视。燃料电池作为一种转化效率高、可靠性强、质能比高、清洁的新型能量转化系统，由于能很好地解决资源的综合利用和环境保护这两个有关可持续发展的问题，已成为当今最热门的研究课题之一。在众多的燃料电池中，氢氧燃料电池是被研究得较早的一种燃料电池，它以氢气和氧气作为原料，电池反应产物是水，因此原料易得，反应产物没有污染。 以Ni为电极，KOH水溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池，在298K、p下稳定地连续工作，请回答下列问题： 4-1 写出电池的电极反应和电池反应：_ _ 4-2 计算一个100W（1W = 3.6 kJ/h）的氢氧燃料电池，在可逆情况下工作时，每分钟需要供给298K、p的氢气体积（以m3位体积单位，假设氢气为理想气体；p = 100 kPa）； 4-3 计算该电池的标准电动势。 已知反应：H2 (g) + 1/2 (O2) =H2O(l) 的rGm (298.2K) = -263 kJ/mol 第5题（15分）X元素是一种重要的生命元素，在人体中参与血红蛋白、细胞色素及多种酶的合成，促进生长，在血液运输氧和营养物质的过程中，X元素起了重要作用。人体缺少该元素会发生小细胞性贫血、免疫功能下降和新陈代谢紊乱，使人的脸色萎黄，皮肤也失去光泽。A是含X元素的复盐，为浅绿色晶体，A中含结晶水的质量分数为27.6%。A是一种重要的化工原料，还可以被直接用来做净水剂、治疗贫血等。A在空气中较稳定，在定量分析中常被用作氧化还原标定的基准物质。将A溶于水中，加入氨水和双氧水，得到大量红棕色沉淀B。B与KHC2O4溶液共热得到黄绿色溶液，过滤、蒸发、浓缩后有翠绿色晶体C析出，C中含结晶水的质量分数为11.0%。若向B的浓NaOH悬浮液中通Cl2可得含D的紫红色溶液，向该溶液中加入BaCl2溶液则有红棕色沉淀E生成。D是一种新型水处理剂，在酸性条件下氧化性极强而不稳定。5-1 元素X的中文名称是 ；5-2 写出下列物质的化学式： A 、B 、C 、E 5-3 写出向B的浓NaOH悬浮液中通氯气的离子反应方程式：+1.763V+0.645V-0.4089V+0.769V5-4 已知EA： O2（g） H2O2（aq） H2O（l） X3+ G X 在酸性溶液中H2O2氧化G的E为 ，该反应能否发生自发进行？ 若能进行，写出反应方程式：5-5 实验表明，室温下碘单质不能氧化G，但加入KCN后却可以。请通过标准状态下电极电势的计算解释这一现象。已知：E（I2/I）=0.54V，E（X3+/G）=0.77V，lgK稳G(CN)64-=35，lgK稳G(CN)63-=422013年福建省化学竞赛复赛赛前练习二：氧化还原反应和电化学参考答案第1题、1-1 AgBr + 2 Ag(S2O3) + Br-lgK稳 = 13.35 (1分) K稳 = 2.2 1013lgKsp(AgBr) = Ksp= 5 10-13 (1分) K = KspAgBr K稳(Ag(S2O3) = 11 (1分)=-RTln K0且定影液中Na2S2O3的浓度很大，该反应可自发进行，又因为Na2S2O3 、Ag(S2O3)23都可溶于水，因此可作为常用的定影液。1-2. Ag(S2O3) + Zn = Ag + Zn2+ + 2lgK = K = 1.2 1013 (1分)反应进行十分彻底，Ag(S2O3)全部被Zn还原，设平衡时 Ag(S2O3)为x mol/L= 1.2 1013 (1分)x =2.4 10-18 mol/L所以残留率 = 100 % = 2.4 10-14 % (1分)1-3 Fe(CN)63 + Ag + 2S2O32=Fe(CN)64+ Ag(S2O3)23 第2题、（1）2分（2）（3）1分 E0.352-（-0.8775） 1.23V （4）2 分燃料极反应：H2 + CO32- = H2O+2e- + CO2 （5）2 分空气极反应：CO2 + 1/2O2 +2e-=CO32- （6）1 分 总反应：H2 + 1/2O2 =H2O 第3题、 3-1Ag2O （1分） 制备时加入2%KCl是为防止生成胶体，易于沉淀和过滤。 （2分）3-2AgO （1分）2Ag + S2O28 + 4OH= 2AgO +2SO42 + 2H2O （2分）3-3 Zn + Ag2O +H2O放电充电 Zn(OH)2 + 2Ag（Zn(OH)2写成ZnO也正确） （2分）在电池反应中不涉及OH，因此该电池电动势与无关，仅取决于正负极的标准电极电势 （1分）E池=Ag 2O/AgZn2+/Zn =0.35（0.76+0.0592/2lg1.21017） =0.35（1.26）=1.61（v） （2分）3-42CrO42 +4OH+3Zn = 2CrO2 +3ZnO22 +2H2O （1分） （CrO2写成 Cr(OH)4也可以 ; ZnO22写成 Zn(OH)24也可以）3Ag(OH)2 +CrO2 = 3Ag + CrO42 + 2H2O +2OH （2分）第4题（10分） 4-1 电