电化学基础和金属腐蚀答案last.pdf

第四章 电化学基础与金属腐蚀 1 查出下列电对的标准电极电势值 判断各组中哪种物质是最强的氧化剂 哪种物质是最 强的还原剂 MnO 4 Mn 2 Fe 3 Fe 2 Cr2O 2 7 Cr 3 CrO2 Cr Cu 2 Cu Fe 3 Fe 2 Fe 2 Fe 解 MnO 4 Mn 2 Fe 3 Fe 2 MnO 4 Mn 2 1 51 V Fe 3 Fe 2 0 771 MnO4 H 是最强的氧化剂 Fe2 是最强的还原剂 Cr2O 2 7 Cr 3 CrO2 Cr Cr2O 2 7 Cr 3 1 232 V CrO2 Cr 1 2 V Cr2O72 H 是最强的氧化剂 Cr 是最强的还原剂 Cu 2 Cu Fe 3 Fe 2 Fe 2 Fe Cu 2 Cu 0 3419 V Fe 3 Fe 2 0 771 V Fe 2 Fe 0 447 V Fe3 是最强的氧化剂 Fe 是最强的还原剂 2 对于下列氧化还原反应 指出哪个物质是氧化剂 哪个物质是还原剂 写出氧化反应以及还原反应的半反应式 需配平 根据这些反应组成原电池 分别写出各原电池表示式 a 2Ag Cu s 2Ag s Cu 2 b Ni s Sn 4 Ni 2 Sn 2 c 2I 2Fe3 I2 2Fe 2 d Pb s 2H 2Cl PbCl2 s H2 g 解 a 2Ag Cu s 2Ag s Cu 2 Ag 是氧化剂 Cu s 是还原剂 半反应 还原反应 Ag e Ag 氧化反应 Cu Cu 2 2e 原电池符号 Cu Cu 2 Ag Ag b Ni s Sn 4 Ni 2 Sn 2 Sn 4 是氧化剂 Ni s 是还原剂 半反应 还原反应 Sn 4 2e Sn 2 氧化反应 Ni s Ni 2 2e 原电池符号 Ni Ni 2 Sn 4 Sn 2 Pt c 2I 2Fe3 I2 2Fe 2 Fe 3 是氧化剂 I 是还原剂 半反应 还原反应 Fe 3 e Fe 2 氧化反应 2I I 2 2e 原电池符号 Pt I2 I Fe3 Fe 2 Pt d Pb s 2H 2Cl PbCl2 s H2 g H 是氧化剂 Pb s 是还原剂 半反应 还原反应 2H 2e H2 g 氧化反应 Pb s 2Cl PbCl2 s 2e 原电池符号 Pb PbCl2 Cl H H2 Pt 3 根据电对 Cu 2 Cu Fe 3 Fe 2 Fe 2 Fe 的标准电极电势值 指出下列各组物质中 哪 些可以共存 哪些不能共存 并说明理由 Cu 2 Fe 2 Fe 3 Fe Cu 2 Fe Fe 3 Cu Cu Fe 2 解 Cu 2 Cu 0 3419 V Fe 3 Fe 2 0 771 V Fe 2 Fe 0 447 V 1 5 能共存 2 3 4 不能共存 理由 还氧 电对之间会发生反应 4 求下列电极在 25 时的电极反应的电势 金属铜放在 0 50 mol L 1Cu2 离子溶液中 在上述 的溶液中加入固体 Na2S 使溶液中的 2 s c 1 0 mol L 1 忽略加入固体引起 的溶液体积变化 解 电极反应为 Cu2 2e Cu Cu 2 Cu Cu 2 Cu 0 05917 2 V lg2 Cu cc 0 3419 0 05917 2 lg 0 5 0 333 0V Cu 2 Cu Cu 2 Cu 0 05917 2 V lg 2 Cu cc 2 s c 1 0 mol L 1 2 Cu c sp K CuS 则 Cu 2 Cu Cu 2 Cu 0 05917 2 V lg sp K CuS 0 3419V 0 05917 2 V lg 6 3 10 36 0 6995 V 5 写出下列原电池的电极反应和电池反应 Ag AgCl s Cl Fe3 Fe 2 Pt Pt Fe 2 Fe 3 MnO 4 Mn 2 H Pt 解 电极反应为 Ag Cl AgCl s e Fe 3 e Fe 2 电池反应为 Ag Fe 3 Cl AgCl s Fe 2 电极反应为 Fe 2 Fe 3 e MnO 4 8H 5e Mn 2 4 H2O 电池反应为 MnO 4 5Fe 2 8H Mn 2 5Fe 3 4H2O 6 将下列反应设计成原电池 Sn 2 2 Fe 3 2Fe 2 Sn4 计算原电池的标准电动势 计算反应的标准摩尔吉布斯函数变 写出此电池表示式 计算 2 Sn c 1 00 10 2 mol L 1以及 32 10 FeFe cc 时 原电池的电动势 解 3242 Fe FeSn Sn E 正还负氧 0 771V 0 151V 0 620 V rm GnFE 2 96485 0 620 119 64 kJ mol 1 此电池表示式为 Pt Sn 2 Sn 4 Fe 3 Fe 2 Pt 4242 Sn SnSn Sn 0 05917 2 V lg 4 2 Sn Sn cc cc 0 151V 0 05917 2 V lg 2 1 1 00 10 0 2102 V 3232 Fe FeFe Fe 0 05917 2 V lg 3 2 Fe Fe cc cc 0 771V 0 05917 2 V lg 1 10 0 7118V E 正负 0 7118V 0 2102 V 0 5016 V 7 由钴电极和标准氢电极组成原电池 若 2 Co c 0 0100 mol L 1时 原电池的电动势为 0 339 V 其中钴为负极 计算钴电极的标准电极电势 解 2 2 H HCo Co E 正负 0 339V 2 Co Co 2 Co Co 0 05917 2 V lg2 Co cc 0 339V 又 2 Co c 0 0100 mol L 1 2 Co Co 0 2798V 8 已知原电池 Pt H2 100 kPa H 0 10 mol L 1 H x mol L 1 H2 100 kPa Pt 的电 动势为 0 016 V 求 H 离子的浓度 x 值为多少 解 E 正负 0 016 V 正 H H2 0 05917V 2 lg 2 2 H H cc pp 0 0 05917V 2 lg 2 x 0 05917V lg x 负 H H2 0 05917V 2 lg 2 2 H H cc pp 0 0 05917V 2 lg 2 0 10 0 005917 V E 正负 0 05917V lg x 0 005917 V 0 016 V x 0 1863 mol L 1 9 计算 25 时下列电对的标准电极电势 Ag2CrO4 2e 2Ag CrO 2 4 Fe OH 3 e Fe OH 2 OH 解 24 Ag Ag Ag Ag CrO Ag Ag 0 05917V 2 lg 2 Ag c c 2 4 CrO c 1 0 mol L 1 24 sp Ag Ag CrO cK 查表得 Ag 0 7996V Ag 24 12 sp 1 12 10 Ag CrO K Ag 24 Ag Ag CrO Ag 0 7996V 0 05917V 2 lg 12 1 12 10 0 4460V 3 Fe OH Fe OH2 3 2 32 FeFeFeFe 0 05917V 2 lg 3 2 Fe Fe cc cc c OH 1 0 mol L 1 3 3 spFe OH Fe cK 2 2 spFe OH Fe cK 查表得 3 2 0 771V FeFe 3 39 spFe OH 2 79 10K 2 17 spFe OH 4 87 10K 3 2 32 Fe OH Fe OH 0 771V FeFe 0 05917V 2 lg 39 17 2 79 10 4 87 10 0 545V 10 判断下列氧化还原反应进行的方向 设离子浓度均为 1 mol L 1 Sn 2 2Fe 3 Sn4 2Fe 2 2Cr 3 3I2 7H2O Cr2O 2 7 6I 14H Cu 2FeCl3 CuCl2 FeCl2 解 Sn 2 2Fe 3 Sn4 2Fe 2 Fe 3 Fe 2 0 771 V Sn 4 Sn 2 0 151 V 此反应正向进行 2Cr 3 3I2 7H2O Cr2O 2 7 6I 14H Cr2O 2 7 Cr 3 1 232 V I2 I 0 5353 V 此反应逆向进行 Cu 2FeCl3 CuCl2 FeCl2 Fe 3 Fe 2 0 771 V Cu 2 Cu 0 3419 V 此反应正向进行 11 在 pH 3 0 时 下列反应能否自发进行 试通过计算说明之 除 H 外 其它物质均处于 标准状态下 Cr2O 2 7 H Br Br2 Cr 3 H2O MnO4 H Cl Cl2 Mn 2 H2O 解 Cr2O 2 7 H Br Br 2 Cr 3 H2O 氧化反应 2Br Br 2 2e Br2 Br Br2 Br 1 066V 还原反应 Cr2O 2 7 14H 6e 2Cr 3 7 H2O Cr2O 2 7 Cr 3 Cr2O 2 7 Cr 3 0 05917V 6 lg 3 2 2 7 14 H Cr CrO cccc cc 1 232V 0 05917V 6 lg 10 3 14 0 8178V Cr2O 2 7 Cr 3 Br2 Br 反应不能自发向右进行 MnO4 H Cl Cl 2 Mn 2 H2O 氧化反应 2Cl Cl2 2e Cl2 Cl Cl2 Cl 1 35827V MnO4 Mn 2 MnO4 Mn 2 0 05917V 5 lg 2 4 MHn 8 Mn O cccc cc 1 507V 0 05917V 5 lg 10 3 8 1 223V MnO4 Mn 2 Cl2 Cl 反应不能自发向右进行 12 计算下列氧化还原反应的标准平衡常数 2Fe 3 Fe 3Fe 2 Fe 3 I Fe 2 1 2I2 s 3Cu 2NO3 8H 3Cu2 2NO 4H2O 解 2Fe 3 Fe 3Fe 2 Fe 3 Fe 2 0 771 V Fe 2 Fe 0 447 V lg 0 05917V nE K 0 771 0 447 V 0 05917V 2 41 17 41 1 48 10K Fe 3 I Fe 2 1 2I2 s Fe 3 Fe 2 0 771 V I2 I 0 5353V lg 0 05917V nE K 1 0 7710 5353 V 3 98 0 05917V 3 9 63 10K 3Cu 2NO 3 8H 3Cu2 2NO 4H2O Cu 2 Cu 0 3419 V NO3 NO 0 957 V lg 0 05917V nE K 6 0 9570 3419 V 62 37 0 05917V 62 2 36 10K 13 已知下列两个电对的标准电极电势如下 Ag e Ag s Ag Ag 0 7996V AgI s e Ag s I AgI Ag 0 1524V 试计算 AgI 的溶度积 解 AgI Ag AgAggAAg 0 05917V 1 lg Ag c c I c 1 0 mol L 1 spAgI Ag cK 则 AgI Ag 0 7996V 0 05917V lg spAgI K 0 1524V lg spAgI K 16 089 spAgI K 8 14 10 17 14 用两极反应表示下列物质的主要电解产物 电解 ZnSO4溶液 阳极用锌 阴极用铁 电解熔融 CuCl2 阳极用石墨 阴极用铁 电解 NaOH 溶液 两极都用铂 解 电解 ZnSO4溶液 阳极用锌 阴极用铁 阳极反应 Zn Zn2 2e 阴极反应 Zn2 2e Zn 总反应 Zn 阳 Zn2 Zn 阴 Zn2 电解熔融 CuCl2 阳极用石墨 阴极用铁 阳极反应 Cl Cl2 2e 阴极反应 Cu2 2e Cu 总反应 CuCl2 熔融 Cu Cl2 电解 NaOH 溶液 两极都用铂 阳极反应 4OH O2 2H2O 4e 阴极反应 2H 2e H2 总反应 2H2O 2H2 O2 15 电解镍盐溶液 其中 2 Ni c 0 10 mol L 1 如果在