高中化学竞赛专题考试--氧化还原反应电化学

1、2021年学军中学高中化学竞赛专题测试氧化复原反响、电化学(本卷共130分.测试时间3小时)班级：姓名：H1.008相对原子质量He4.003Li6.9419.0Be12B10.81012.01N14.01O16.00F19.00Ne20.18Na22.99Mg24.31Al26.98Si28.09P30.97S32.070l35.45Ar39.95K39.100a40.08Sc44.96Ti47.8850.V940r52.00Mn54.94Fe55.850o58.93Ni58.690u63.55Zn65.39Ga69.72Ge72.61As74.92Se78.96Br79.90Kr83.80

2、Rb85.47Sr87.62Y88.91Zr91.22Nb92.91Mo95.94Tc98.91Ru101.1Rh102.9Pd106.4Ag107.90d112.4In114.8Sn118.7Sb121.8Te127.6I126.9Xe131.30s132.9137Ba.3La-LuHf178.5Ta180.9W183.9Re186.2Os190.2Ir192.2Pt195.1Au197.0Hg200.6Tl204.4Pb207.2Bi209.0Po2102-At0210Rn222Fr223Ra226Ac-LrRfDbSgBhHsMt一选择题(每题只有1个正确选项,每题1.5分,共30分.)

3、1、医学专家提出人体中细胞膜内的葡萄糖和细胞膜外的富氧液体与细胞膜构成了微型的生物原电池,有关该原电池的以下说法中,正确的选项是()A.正极的电极反响可能是O2+4e-2O2,且正极附近溶液的pH值升高.B.正极的电极反响可能是O2+2H2O+4e4OH,且正极附近溶液的pH值降低.C.负极反响主要是06H12O612e-6CO+12H+,且负极附近溶液的pH值降低.D.负极反响主要是06H12O6+12OH12e-6CO2+6H2O,且负极附近溶液pH值降低.2在配平P4+CUSO4+H2O-CU3P+H3PO4+H2SO4时,H2O前面的化学计量数应为()A.60B.700.85D.963

4、在配平的以下反响中,口H3AsO4(aq)+Zn(s)+H+(aq)+H2O(aq)AsH3(g)+口Zn(H2O)42+(aq),H2O前面的系数为A.8B.120.16D.204某温度下,将Cl2通入NaOH溶液,反响后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合物.经测定CIO-与CIO3-的浓度之比为1:3,那么Cl2与NaOH溶液反响时,被复原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为A.21:5B.11:30.3:1D.4:15. 2003年2月1日,美国哥伦比亚号航天飞机在返回地面的途中坠毁,举世震惊.该航天飞机用铝粉和高氯酸俊(NH401O4)的混合物为固体燃料,点燃时铝粉氧化放

5、热,引发高氯酸钱反响,产生N2、02O2和H20并放出大量的热.以下对此反响的表达中正确的选项是()A.上述反响瞬间产生大量的高温气体推动飞机飞行B.在反响中高氯酸钱只起氧化剂作用0.其方程式可表示为2NH401O4=N2f+4H20+012T+O2TD.上述反响中反响物的总能量小于生成物的总能量6三聚鼠酸03N3(OH)3可用于消除汽车尾气中的NO2.其反响原理为：03N3(OH)3HN0OHN0O+NO2N2+0O2+H2O以下说法中正确的选项是A.QN3(OH)3与HN0O为同一种物质B.HN0O是一种很强的氧化剂0.反响中NO2是复原剂D.1molNO2在反响中转移4mol电子7.20

6、04年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池,它用磺酸类质子溶剂,在200o0左右时供电,乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更平安.电池总反响为：02H50H+3O21t20O2+3H2O,电池示意如右图,以下说法不正确的是A.a极为电池的负极B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极0.电池正极的电极反响为：4H+O2+4e-=2H2OD.电池工作时,1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移8、据报道,美国正在研究用锌蓄电池取代目前广泛使用的铅蓄电池,它具有容量大的特点,其电池反响为2Zn+O2=2ZnO其原料为锌粉、电解液和空气.那么以下表达正确的选项是().2A.锌为正极,空气进入负

7、极B.负极反响为Zn2eZnC.电解液肯定不是强酸D.正极发生氧化反响9.目前人们正研究开发一种高能电池一一钠硫电池,它是以熔融的钠、硫为两极,以Na+导电的3-AI2O3陶瓷作固体电解质,反响为：2Na+xJ：Na2&,以下说法正确的选项是A.放电时,钠作负极,硫作正极B.放电时,钠极发生复原反响C.充电时,钠极与外电源的正极相连,硫极与外电源的负极相连D.充电时,阴极发生的反响是：Sx2-2e=xSI10.以下电对中,E值取小的是：A:Ag+/Ag;B:AgCl/Ag;C:AgBr/Ag;D:AgI/Ag11 .E(Cu2+/Cu+)=0.158V,E(Cu+/Cu)=0.522V

8、,那么反响2Cu+I-Cu2+Cu的K为：A:6.93X10-7B:1.98X1012C:1.4X106D:4.8X10-1312 .以下都是常见的氧化剂,其中氧化水平与溶液pH值的大小无关的是：A:&Cr2O7B:PbO2C:O2D:FeC313 .以下电极反响中,有关离子浓度减小时,电极电势增大的是：A:Sr4+2e-=Sr2+B:Cb+2e-=2C-C:Fe-2e-=F3+D:2H+2e-=H214 .以下电极反响,其它条件不变时,将有关离子浓度减半,电极电势增大的是()A.Cif+2e-=CuB.l2+2e-=2I-C.Fc3+e-=Fe2+D.sn4+2e-=Sn2+15 .

9、当溶液中增加H+时,氧化水平不增强的氧化剂是()A.NO3-B.C12O72-C.QD.AgCl16 .对于银专电池：(-)ZnZn2+(1mol-L-1)IIAg+(1mol-L-1)Ag(+),E°Zn2+/Zn=-0.76V,E°Ag+/Ag=0.799V,该电池的标准电动势是()A.1.180VB.0.076VC.0.038VD.1.56V17 .原电池(-)PtFe2+(1molL-1),Fe3+(0.0001molL-1)III-(0.0001mol匚1),I2Pt(+)电动势为():E°Fe3+/Fe2+=0.77V,E°I/I=0.535

10、VA.0.358VB.0.239VC.0.532VD.0.412V18 .电池反响为：2Fe2+(1mol匚1)+l2=2Fe3+(0.0001mol匚1)+2I-(0.0001molL-1)原电池符号正确的选项是()A.(-)FeFe2+(1molL-1),Fe3+(0.0001mol.)11I-(0.0001molL-1),l2Pt(+)B.(-)PtFe2+(1mol-L-1),Fe3+(0.0001mol-L-1)III-(0.0001mol-L-1)l2(s)(+)C.(-)PtFe2+(1molL-1),Fe3+(0.0001molL-1)III-(0.0001molL-1),I2

11、Pt(+)D.(-)PtI2,|-(0.0001molL-1)IIFe2+(1molL-1),Fe3+(0.0001molL-1)Pt(+)19.元素电势图Ea°:1.151.291 ClO21.19|1.21I1.64ClO4-ClO3-HClQHClO判断发生歧化反响倾向最大的物质是()A.ClO4-B.ClQ-C.HCl.D.CQ20.利用Ea°:1.211.6451.63ClO3-HClO2HClOCl2求E°ClO3-/Cl2的计算式正确的选项是()A.EClO3-/Cl2=(5X1.21+3X1.645+1X1.63)/9B.Ecio3-/ci2=(2

12、X1.21+2X1.645+1X1.63)/5C.EClO3-/Cl2=(1.21+1.645+1.63)/3D.EClO3-/Cl2=(2X1.21+2X1.645+1X1.63)/3二填空题、计算题、简做题.(共100分)21、(10分)配平以下离子氧化-复原反响(1) An+Bx-Ay+Bm(2) C2+OH-ClOn+Cl+H2O(3) BiOa+Mn2+H一Bi3+MnO4+H2O(4) VO2+H2C2O4-2H2O+H+-VO2+CO2T+H2O(5) MnO4+C3H70H-Mn2+C2H5COOH(酸性介质)22、(5分)有一原电池：Zn(s)|Zn2+(aq)IIMnO4(

13、aq),Mn2+(aq)|Pt假设pH=2.00,c(MnO4)=0.12molL1,c(Mn2+)=0.001molL如果这两个独立的歧化反响是等物质的量发生的,那么按上述&O的总歧化反响的配平的离子方程式为.,c(Zn2+)=0.015molL1,T=298K.(1)计算两电极的电极电势：(2)计算该电池的电动势.(：298K时,E(0MnO4/Mn2)=1.512V；E(Zn2/Zn)=0.762V)=4.1x1052,K0f,Fe(CN)64=4.2X104523、(5分)在含有1.0molL1的Fe子可迅速转化成Fe3+(Fe3+是浸出硫化矿物的良好的出剂).这一反响是细菌浸

14、出矿物的重要反响之一,该反响方+和1.0molL1的FeFeSQ溶液在pH=2时暴露在空气中是比拟稳定的.如在该溶液中参加氧化亚铁硫杆菌后,大局部Fe2+离+的溶液中参加KCN(s)tFe(CN)63,Fe(CN)6程式为：(3)在H2O2作用下可实现Fe(CNb3与Fe(CN)4-之间的相互转化,在酸性溶液中H2O2可使Fe(CN)s4-转化为Fe(CN*-;配离子生成.当系统中c(CN)=1.0molL-1,c(Fe(CN63-=c(Fe(CN)64=1.0mol-L1时,计算E(F铲/Fe2+)oE032K03：E(Fe/Fe1+0.769,Kf,Fe(CN)624、(5分)在碱性溶液中

15、,澳的电势图如下：0.54V0.45V1.07VBrO3BrO1/2Br2BrII0.76V问哪些离子能发生歧化反响？并写出有关的电极反响和歧化反响的离子反响方程式.25、(8分)铅蓄电池相应的电池为：Pb,PbSQ|H2SO1|PbO2,PbSQ,Pb(1)写出放电的反响方程式；(2)计算电解质为1molL硫酸时的电池电压(pH=0时的标准电位：Pb2+/Pb为-0.13V,PbO2/Pb2+为1.46V;PbSQ的溶度积Ksp=2X10-8).(3)充电时发生什么反响？当用1A电流向电池充电10h,转换的PbSQ的质量是多少(PbSQ的摩尔质量为303gmol1)?26. 按要求写出以下的

16、反响方程式.(12分,每空2分)(1) &O在碱性条件下发生的歧化反响如下：S2O+OH-*+S2O42-+SO32-+H2Oo该反响包含两个独立的歧化反响,它们的离子方程式分别为、在碱性溶液里H2O2可使Fe(CN)63-转化为Fe(CNV°写出以上相互转化的离子方程式.酸性溶液中：碱性溶液中：27. (10分)以下各标准电极电势：()?Br2/Br=+1.07V()?NO3/HNO2=+0.94V()?Co3/Co2=+1.82V()?O2H2O=+1.23V6'H/H2=0V().HBrO/Br2=+1.59V()'As/AsH3=0.60V根据各电对的

17、电极电势,指出：(1)最强的复原剂和最强的氧化剂是什么？(2)哪些物质在水中不稳定？它们都发生什么变化？(3) Br2能否发生歧化反响？说明原因.(4)哪些E?与H离子浓度无关？(5)在pH=10的溶液中,Br2能否发生歧化？(pBr2=1atm,除H离子外,其他物种浓度均为1moldm3)28. (5分)通过计算说明：当溶液的pH=6时,试判断在下面条件下dm3).6Mn2(aq)+5Cr2O72(aq)+22H(aq)6MnO4(aq)+10Cr3(aq)+11H2O(l)Mn2(0.10moldm3)、Cr2O72(0.010moldm3)、MnO4(0.0010moldm3)、Cr3(

18、0.0010mol反响从什么方向到达平衡？：小(MnO4/Mn2)=+1.507V6?(Cr2O72/Cr3)=+1.36V29、(5分)在25c和101.325kPa下,向电解池通入0.04193A的恒定电流,阴极(Pt,0.1molL1HNOs)放出氢气,阳极(Cu,0.1molL1NaCl)得到Cu2+.用0.05115molL1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+,消耗了53.12mLo(1)计算从阴极放出的氢气的体积.(2)计算电解所需的时间(以小时为单位).30(10分)销(Am)是一种用途广泛的舸系元素.241Am的放射性强度是镭的3倍,在我国各地商场里常常可见到241Am骨密度

19、测定仪,检测人体是否缺钙；用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器(制作火警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右).销在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势(E/V)如下,图中2.62是Am4+/Am3+的标准电极电势,-2.07是Am3+/Am的标准电极电势,等等.一般而言,发生自发的氧化复原反响的条件是氧化剂的标准电极电势大于复原剂的标准电极电势.(提示：按要点有条理性的答复)试判断金属铜溶于稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在.简述理由.附：E(H+/H2)=0V;E(Cl2/Cl-)=1.36V;E(O2/H2O)=1.23V.31(10分)最近我国有人报道

20、,将0.1molL1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里,将蛋壳开口朝上,局部浸入盛有0.1molL1的氯化铜溶液的烧杯中,在静置一周的过程中,蛋壳外外表逐渐出现金属铜,同时烧杯中的溶液渐渐褪色,并变得混浊.(1)设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反响,6?9/+/3)和()?(S/S2)分别为0.345V和0.476V,nFU=RTnK,(也可用其他公式)E?表示反响的标准电动势,n为该反响得失电子数.计算25oC下硫离子和铜离子反响得到铜的反响平衡常数,写出平衡常数表达式.(2)金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外,这意味着什么？(3)该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH.现设p

21、H=6,写出反响的离子方程式.(4)请对此实验结果作一简短评论.32、(10分)右图示出在碳酸一碳酸盐体系(CO32一的分析浓度为1.0X102mol-L1)中,铀的存在物种及相关电极电势随pH的变化关系(EpH图,以标准氢电极为参比电极).作为比较,虚线示出H+/H2和O2/H2O两电对的EpH关系.8-1计算在pH分别为4.0和6.0的条件下碳酸一碳酸盐体系中主要物种的浓度.H2CO3：Ka1=4.5X107,Ka2=4.7X10118-2图中a和b分别是pH=4.4和6.1的两条直线,分别写出与a和b相对应的轴的物种发生转化的方程式.8-3分别写出与直线c和d相对应的电极反响,说明其斜率

22、为正或负的原因.8-4在pH=4.0的缓冲体系中参加UC3,写出反响方程式.8-5在pH=8.012之间,体系中UO2(CO3)34和“.9($)能否共存？说明理由;UO2(CO3)34和UO2(s)能否共存？说明理由.33、10分高中化学竞赛专题测试一一电化学本卷共120分.测试时间2小时班级：姓名：12345678DDBDADDC910111213141516ADCDBBDD17181920BCCB一选择题(每题只有1个正确选项,每题1.5分,共30分.)二填空题、计算题、简做题.(共96分)21、(1)mxmnymnxny(2)n2n12n1n(3)5214527(4)212224(5)

23、4MnO4+5c3H70H+12H+=5c2H5COOH+4Mn2+11H2022、(1)正极为MnO4/Mn2'负极为Zn2+/Zn.相应的电极反响为：MnO4(aq)+8H+(aq)+5e-=Mn2+(aq)+4H2O(l)Zn2+(aq)+2e=Zn(s)pH=2.00,c(H)=1.0X102molL1正极_0_0.0592VE(MnO4/Mn2)-E(MnO4/Mn2)z1g20c(Mn)/cc(MnO4)/c0c(H)/c080.0592V=1.512V0.00101g0.12(1.0102)8一.负极0_0.0592V1(Zn2/Zn)"E(Zn2/Zn)1gc

24、(Zn2)/c0=07621Vlg嬴=O.816V(2)Emf=E()E()=E(MnO4/Mn2)-E(Zn2/Zn)=1.347V-(0.816V)=2.163V23、向Fe3+(aq)+eIFe2+(aq)中力口KCN后,发生以下配合反响:Fe3+(aq)+6CN(aq)Fe(CN)6"(aq)_30K0c(Fe(CN)63)/c°f,Fe(CN)63c(Fe3)/c0c(CN)/c06Fe2+(aq)+6CN(aq)Fe(CN)64(aq)K0f,Fe(CN)64E(Fe3/Fe_0_0.0592V)=E(Fe3/Fe2)z1gc(Fe2)/c(Fe3)/c0当c(

25、CN)=c(Fe(CN)63=c(Fe(CN)64=1.0molL11时c(Fe3)0cK；Kf,Fe(CN)63c(Fe2)1K0,Fe(CN)64所以,0e32=e/u(Fe3/Fe2)(Fe/Fe00.0592V.Kf,Fe(CN)6lg-zK、f,Fe(CN)6c(Fe(CN)64)/c0c(Fe2)/c0c(CN)/c060.0592V4.11052=0.769V-lg45=0.36V14.2104524、(1)从电势图可看出Br2能歧化为BL与BrO一：B/2+2OH-=Br+BrO+H2O;Br2作氧化剂的电极反响：Br2+2e=2Br;Br2作复原剂的电极反响:Br2+4OH=

26、2BrO+2H2O+2eBr2歧化为Bl与母.3一：3B+6OH=5Br+BrO3+3H2O;Br2作氧化剂的电极反响：Br2+2e=2BrBr?作复原剂的电极反响；Br2+120Hl2BrO3+6H2O+10e(2) BrO也能发生歧化反响：3BrO=2Br+BrO3；BrO一作氧化剂的电极反响：BrO+H2O+2e=Br+2OH;BrO一作复原剂的电极反响：BrO+4OH=BrO3+2H2O+4e25、(1)PbO2+Pb+4H+2SO4=PbSO4+2H2O(2)电池电压为2.08V(3) 2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+4H+2SO42一转换PbSO4的总量为:113g26.(

27、1)5s2O+14OH-=4S2-+3S2O42-+7H2O(2分)S2O+4OH-=S2-+SO32-+2H2O(2分)10S2O+34OH-=9S2-+3S2O42-+5SO32-+17H2O(2分)(2)4FeSO4O22H2SO4氧化亚铁硫杆菌2Fe2(SO4)32H2O氧化亚铁硫杆菌3或4Fe2O24HFe2H2O氧化亚铁硫杆菌可不要求(2分)(3) 2Fe(CN)64-+H2O2+2H+=2Fe(CN)63-+2H2O2Fe(CN)63-+H2O2+2OH-=2Fe(CN)64-+2H2O+O2T(4分)27.第二题:28、 从右向左到达平衡29、 在25c和101.325kPa下

28、,向电解池通入0.04193A的恒定电流,阴极(Pt,0.1molL1HNO3)放出氢气,阳极(Cu,0.1molL1NaCl)得到Cu2+用0.05115molL1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+,消耗了53.12mL.(D计算从阴极放出的氢气的体积.(2)计算电解所需的时间(以小时为单位).1阳极反响：Cu(s)-CU+2e阴极反响：H2O+e-1/2H(g)+OH-电池反响：Cu(s)+2H2O-Cu2+H2(g)+2OH-Cu2+与EDTA按1:1络合,因此,阴极放出的氢气的摩尔数等于阳极产生的Cu2+的摩尔数,即等于消耗的EDTA的摩尔数：nHnMedtaVedta0.05115

29、molL-153.12mL2.717103mol22Cu2给定条件下的体积为VH2nH2RTP2.717103mol8.314JK1mol1298.2K1.01325105Pa66.48mL整式计算,算式和结果全对,得总分值.分步计算：氢的摩尔数算式正确得1分：氢体积的算式正确得1分,结果正确(含单位和有效数字)各得1分(4分)2计算电解所需的时间(以小时为单位).计算过程与结果各_1_综升><2=5.434mmol电子,电解所需时2分311.250104s3.472ht5.43410mol96485Cmol30答案：要点10.笆9Amn+/Am)<0,因此Am可与稀盐酸反响

30、放出氢气转化为Amn+,n=2,3,4;但EAm3+/Am2+0,Am2+一旦生成可继续与H+反响转化为Am3+O或答：E(Am3+/Am)<0,n=3.1分要点2:E(Am4+/Am3+)>E(AmO2+/Am4+),因此一旦生成的Am4+会自发歧化为AmO2+和Am3+.(2分)要点3:AmO2+是强氧化剂,一旦生成足以将水氧化为O2,或将C氧化为Cl2,转化为Am3+,也不能稳定存在.相反,AmO2+是弱复原剂,在此条件下不能被氧化为AmO22+o1分要点4:Am3+不会发生歧化原理同上,可稳定存在.1分结论：铜溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3+o31.10分1Cu2+S2=

31、Cu+Sn=2,InK=2x96485Cmol1x0.345+0.476V/8.314JK1mol1x298.15KK=5.821027;2分代入计算式的数值因约化导致计算结果K值不同,K值的指前因子在5.60?6.93范围内均得总分值.K=Cu2+1S2-1;严格的表达式为K=Cu2+1S21Xco22分2硫离子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散并与铜离子反响生成铜和硫,而铜离子不能通过蛋壳微孔向蛋壳内扩散.两个要点各1分.2分Cu2+H2s=Cu+S+2H+2分将方程式中的H2s写成HS或S2,即使方程配平了,均不得分.4请对此实验结果作一简短评论.开放式.只要写出了有一定合理性的评论均可得