普通化学习题与解答(第四章)

第四章电化学与金属腐蚀

1、就是非题(对得在括号内填“+”号,错得填“”号)

(1)取两根金属铜棒,将一根插入盛有0、1溶液得烧杯中,另一根插入盛有1溶液得烧杯中,并用盐桥将两支烧杯中得溶液连接起来,可以组成一个浓差原电池。

(+)

(2)金属铁可以置换,因此三氯化铁不能与金属铜发生反应。

(3)电动势E(或电极电势)得数值与电池反应(或半反应式)得写法无关,而平衡常数得数值随反应式得写法(即化学计量数不同)而变。(+)

(4)钢铁在大气中得中性或酸性水膜中主要发生吸氧腐蚀,只有在酸性较强得水膜中才主要发生析氢腐蚀。(+)

(5)有下列原电池:

若往溶液中加入少量溶液,或往溶液中加入少量晶体,都会使原电池得电动势变小。

2、选择题(将所有正确答案得标号填入空格内)

(1)在标准条件下,下列反应均向正方向进行:

它们中间最强得氧化剂与最强得还原剂就是(b)

(a) (b)

(c) (d)

(2)有一个原电池由两个氢电极组成,其中一个就是标准氢电极,为了得到最大得电动势,另一个电极浸入得酸性溶液应为(b)

(a)

(b)

(c)

(d)

(3)在下列电池反应中

当该原电池得电动势为零时,得浓度为(b)

(a) (b)

(c) (d)

(4)电镀工艺就是将欲镀零件作为电解池得( );阳极氧化就是将需要处理得部件作为电解池得( ) (a,b )

(a)阴极 (b)阳极 (c)任意一个极

3、填空题

(1)有一种含得溶液,要使被氧化,而不被氧化,则在以下常用得氧化剂中应选( d )为最适宜。

(a)酸性溶液,(b)酸性溶液,(c)氯水,(d)溶液

(2)有下列原电池:

23332333()(1),(0.01)(1),(1)()Pt Fe mol dm Fe mol dm Fe mol dm Fe mol dm Pt +-+-+-+--????+该原电池得负极反应为,正极反应为。

(3)电解含有下列金属离子得盐类水溶液:

。其中能被还原成金属单质,不能被还原成金属单质。

4、根据下列原电池反应,分别写出各原电池中正、负电极得电极反应(须配平)。

(1)

(2)

(3)

(4)

解:(1)负极:

正极:

(2)负极:

正极:

(3)负极:

正极:

(4)负极:

正极:

5、将上题各氧化还原反应组成原电池,分别用图示表示各原电池。

解:(1)

(2)

(3)

(4)

6、参见标准电极电势表,分别选择一种合适得氧化剂,能够氧化:

(1);(2);(3)

再分别选择一种合适得还原剂,能够还原:(a);(b);

(c)

解:合适得氧化剂为:

(1)酸化得;(2);(3)

合适得还原剂为:

(1);(2);(3)

注:本题答案不单一,同学们可根据原理自行选择。

7、将锡与铅得金属片分别插入含有该金属离子得溶液中并组成原电池(用图示表示,要注明浓度)。

(1);

(2);

分别计算原电池得电动势,写出原电池得两电极反应与电池总反应式。

解:查教材附录,,

(1)当;时:

故以锡电极做原电池负极,铅电极做正极。

原电池图示为:

正极反应:

负极反应:

电池总反应式:

原电池电动势:

=0、1262V(0、197)V=0、071V

(2)当;时:

故以铅电极做原电池负极,锡电极做正极。

原电池图示为:

正极反应:

负极反应:

电池总反应式:

原电池电动势:

=0、1375V(0、156)V=0、019V

8、求反应在298、15K 就是得标准平衡常数。若将过量极细得锌粉加入溶液中,求平衡时浓度对浓度得比值。

解:

= 0、447V (0、7618V)=0、315V

故,反应进行得相当完全。

9、将下列反应组成原电池(温度为298、15K):

（1） 计算原电池得标准电动势;

（2） 计算反应得标准摩尔吉布斯函数变;

（3） 用图示表示原电池;

（4） 计算以及时原电池得电动势。

解:(1)查阅教材附录:;。

= 0、771V 0、5355V = 0、236V

(2)

(3)原电池图示:

(4)

10、当pH=5、00,除离子外,其余有关物质均处于标准条件下,下列反应能否自发进行？试通过计算说明之。

24222()16()10()5()2()8()MnO aq H aq Cl aq Cl g Mn aq H O l -+-+++=++

解: 由反应24

222()16()10()5()2()8()MnO aq H aq Cl aq Cl g Mn aq H O l -+-+++=++组成原电池。

正极:

负极:

当pH=5、00,其她物质均处于标准条件时:

8

422442()/()/0.05917(/)(/)lg 5()/c MnO c c H c V MnO Mn MnO Mn c Mn c θθθθ??-+-+-++????????=+????

可见,故该反应不能自发进行。

11、由镍电极与标准氢电极组成原电池。若时,原电池得电动势为0、315V ,其中镍为负极,计算镍电极得标准电极电势。

解: 该原电池得图示为:

2332()(0.0100)(1)(100)()Ni Ni mol dm H mol dm H kPa Pt +-+--???+

因为

所以

又

则

12、由两个氢电极:

与组成原电池,测得该原电池得电动势为0、016V 。若后一电极作为该原电池得正极,问组成该电极得溶液中得浓度得值就是多少？

解:依题意,原电池应为:

3322()(100)(0.10)()(100)()Pt H kPa H mol dm H xmol dm H kPa Pt +-+--??+

13、判断下列氧化还原反应进行得方向(25℃得标准状态下):

(1)

(2)

(3)

解:25℃得标准状态下,查阅教材附录相关数据,得到各对电池得标准电极电势值,并对比相应标准电极电势得大小。

(1);反应向右进行(正向自发)

(2);反应向左进行(逆向自发)

(3);反应向右进行(正向自发)

14、在pH=4、0时,下列反应能否自发进行？试通过计算说明之(除外,其她物质均处于标准条件下)。

(1)232722()()()()()()Cr O aq H aq Br aq Br l Cr aq H O l -+-+++→++

(2)24

22()()()()()()MnO aq H aq Cl aq Cl l Mn aq H O l -+-+++→++ 解: pH=4、0,其她物质均处于标准条件下:

(1)反应232722()()()()()()Cr O aq H aq Br aq Br l Cr aq H O l -+-+++→++组成原电池:

正极:

负极:

14

2272323272723()/()/0.05917(/)(/)lg 6()/c Cr O c c H c V Cr O Cr Cr O Cr c Cr c θθθθ??-+-+-++????????=+????22220.059170.05917(/)lg (/)lg(0.10)0.01622V V E H H x H H V θθ????+++-??=-=+-+=????

因,故正反应不能自发进行。

(2)反应24

22()()()()()()MnO aq H aq Cl aq Cl l Mn aq H O l -+-+++→++组成原电池: 正极:

负极:

因,故正反应不能自发进行。

15、计算下列反应得标准平衡常数与所组成得原电池得标准电动势。

又当等体积得与溶液混合后,会产生什么现象？

解:

= 0、771V 0、5355V = 0、236V

当量溶液等体积混合后,离子浓度均变为,据上述计算,,反应正向进行,溶液由浅黄色转变为棕黄色,并(或)由紫黑色碘沉淀析出。

16、由标准钴电极与标准氯电极组成原电池,测得其电动势为1、64V ,此时钴电极为负极。已知,问:

(1)标准钴电极得电极电势为多少？(不查表)

(2)此电池反应得方向如何？

(3)当氯气得压力增大或减小时,原电池得电动势将发生怎样得变化？

(4)当得浓度降低到,原电池得电动势将如何变化？数值就是多少？

解: (1)依据题意,钴电极为负极,氯电极为正极:

22(/)(/) 1.36 1.640.28Co Co Cl Cl E V V V θθθ??+-=-=--=

(2)原电池反应为:

(3)

当增大时,增大,原电池电动势E 值增大;当减小时,减小,原电池电动势E 值减小。

8422442()/()/0.05917(/)(/)lg 5()/c MnO c c H c V MnO Mn MnO Mn c Mn c θθθθ??-+-+-++????????=+????

(4) 当得浓度为时,

22(/)(/) 1.36(0.34) 1.70E Cl Cl Co Co V V V θ??-+=-=--=

原电池得电动势增加了0、06V 。

17、从标准电极电势值分析下列反应向哪个方向进行？

2222()2()4()()()2()MnO s Cl aq H aq Mn aq Cl g H O l -++++=++

实验室中就是根据什么原理,采取什么措施,利用上述反应制备氯气得？

解: 根据教材附录数据可知,,。,故在标准状态下,反应向左进行(正向非自发)。然而得氧化性受介质酸度得影响较大。从电极得半反应式:可得出浓度对其电极电势得影响为:

即值随浓度得增大而增大,所以实验室用浓盐酸(如)与在加热条件下反应以增加得氧化性;与此同时,得增加及加热使降低,均使减小,增加了得还原性,使,反应正向进行。此外,加热还可使反应速率增加。

18、用图示表示下列反应可能组成得原电池,并利用标准电极电势数据计算反应得标准平衡常数。

解: 原电池图示为:

19、为什么在水溶液中不稳定,容易发生歧化反应？25℃时歧化反应得与分别就是多少？

(提示:铜得歧化反应为)

解:歧化反应:

查教材附录可知,,而可利用与通过计算而得:

所以

= 0、521V – 0、163V = 0、358V > 0

可见,在水溶液中不稳定,容易发生歧化反应。

422222()/(/)(/)lg ()/c H c RT MnO Mn MnO Mn nF c Mn c θθθ??++++????=+????

111964850.35.8345r m G nFE C mol k V J mol θθ--?=-=-???-?=

20、用两级反应表示下列物质得主要电解产物。

(1)电解溶液,阳极用镍,阴极用铁;

(2)电解熔融,阳极用石墨,阴极用铁;

(3)电解,两级都用铂。

解: (1)阳极:

阴极:

(2)阳极:

阴极:

(3)阳极:

阴极:

21、电解镍盐溶液,其中。如果在阴极上只要析出,而不析出氢气,计算溶液得最小pH 值(设氢气在上得超电势为0、21V)。

解: 电解镍盐溶液时,阴极可能发生得反应为:

镍得析出电势:

氢得析出电势:

为使氢气不析出,需满足,即:

则

溶液得最小pH 值为1、36。

22、分别写出铁在微酸性水膜中,与铁完全浸没在稀硫酸中发生腐蚀得两级反应式。

解: 铁在微酸性水膜中发生吸氧腐蚀,电极反应为:

阳极:

阴极:

铁浸没在稀硫酸发生析氢腐蚀,电极反应为:

2220.05917(/)(/)lg ()/()2H H H H c H c θθ??η+++??=+

-??阴20.05917lg ()/0.210.05917lg ()0.212c H c V c H V θ++??=-=-??

阳极:

阴极:

23、已知下列两个电池得标准电极电势如下:

;

;

试从值及能斯特方程,计算得溶度积。

解: 若将两电极组成原电池:

电池总反应式为

设反应得平衡常数为:

而

;

24、银不能溶于溶液,却可以溶于溶液,试通过计算说明之。

(提示:溶解反应为:,可从及,求出,再判别)

解: 设计原电池:

该原电池总反应式为:,反应得平衡常数为

又

同理,设计另一原电池:

银在盐酸中得溶解反应为:

因为,所以银不溶于溶液。

银在中得溶解反应为:

因为,所以银能溶于溶液。

25、氢气在锌电极上得超电势与电极上通过得电流密度得关系为:

在298K 时,用做阴极,惰性物质做阳极,电解液浓度为溶液,设pH 为7、0。若要使不与同时析出,应控制电流密度在什么范围内？(提示:注意分析超电势使氢电极电势增大还就是减小)

解:作阴极,电解液浓度为溶液,阴极可能发生得反应为:

锌得析出电势:

氢气得析出电势 :

为使氢气不与同时析出,即析出,氢气不析出,则要求:

则

由

解得 2220.05917(/)(/)lg ()/()2

H H H H c H c θθ??η+++??=+-??阴