习题第十章 氧化还原反应 电化学基础
电化学第十章-氧化还原反应与电池
30
由电池的电池符号写出电池反应 例: 已知某电池的电池符号为:
(-) Pt |Sn2+(c1), Sn4+(c2) ¦ ¦ Fe2+(c3), Fe3+(c4) | Pt (+)
写出其电池反应 解: 电极反应 (-) Sn2+ = Sn4+ + 2e (氧化反应) (+) Fe3+ + e = Fe2+ (还原反应)
电极反应 : 2H (aq) 2e H 2 g 电 E θ H /H 2 0.0000V
对 : H /H 2
标准氢电极
表示为:
Pt H2(100KPa) H+(1.0mol L-1)
人为规定标准氢电极的电极电势为0，来 测定其它电极的标准电极电势。
39
氢电极使用不方便，常用甘汞电极代替标准氢 电极。
9
（3）有关名词
氧化(oxidation)：氧化值升高的过程 还原(reduction)：氧化值降低的过程 氧化还原反应:指元素的氧化值有改变的反应。 氧化剂(oxidizing agent)：得到电子的物质 还原剂(reducing agent)：失去电子的物质 氧化还原反应由氧化反应和还原反应组成。
33
伏达电池中电子流从阴极流向阳极很象水由高处流向低处
34
双电层理论
M(s)
溶解 沉积
Mn+ (aq) + ne
金属相对活泼溶解倾 向大于沉积倾向
金属相对不活泼沉积 倾向大于溶解倾向
使电极与溶液间形成扩散双电层，产生电势差， 35 即电极的电极电势,记为E。
不同的电极产生的 E 不同，将两个不 同的电极组合成原电池时，电子将从低 电势负极流向高电势正极，从而产生电流。
氧化还原反应及电化学练习题
氧化还原反应及电化学练习题氧化还原反应是化学反应中的重要类型之一，涉及物质的电子转移过程。
本文将探讨氧化还原反应的基本概念、相关理论和实际应用，并提供一些电化学练习题，以帮助读者加深了解和掌握该领域的知识。
一、氧化还原反应基本概念在化学反应过程中，原子中的电子常常会转移给其他原子或离子，产生氧化与还原的过程。
其中，氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。
氧化还原反应可以用氧化态的变化来描述，其中氧化态高的物质是氧化剂，而氧化态低的物质则是还原剂。
氧化还原反应的核心是电子的转移，即在化学反应中电子从一个物质转移到另一个物质。
这种电子转移可以通过氧化还原半反应的方式来描述。
在氧化半反应中，物质失去电子，而在还原半反应中，物质得到电子。
二、氧化还原反应的应用1. 腐蚀现象：氧化还原反应是导致金属腐蚀的重要原因之一。
金属在接触氧气和水的情况下，发生氧化还原反应，形成氧化物和氢离子，导致金属表面的腐蚀。
2. 电池原理：电池是利用氧化还原反应产生电能的装置。
在电池中，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过电子在电路中的流动，产生电能。
常见的电池类型包括干电池、锂电池和铅酸电池等。
3. 电解过程：电解是利用外加电流促使氧化还原反应发生的过程。
电解在工业上有广泛的应用，如电镀过程中的金属离子还原、电解水制氢等。
三、电化学练习题1. 将以下半反应配对，填写合适的反应物和产物。
半反应一：Mg -> Mg2+ + 2e-半反应二：Cu2+ + 2e- -> Cu正确配对是：a) Mg + Cu2+b) Mg2+ + Cuc) Mg + Cud) Mg2+ + Cu2+2. 下列哪个反应不是氧化还原反应？a) AgNO3 + NaCl -> AgCl + NaNO3b) Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2c) 2H2O -> 2H2 + O2d) 2Na + Cl2 -> 2NaCl3. 在以下半反应中，氧化剂是：a) Cl2 + 2e- -> 2Cl-b) MnO4- + 5e- + 8H+ -> Mn2+ + 4H2Oc) 2H+ + 2e- -> H2d) 2Cl- -> Cl2 + 2e-4. 在下列半反应中，哪一个是氧化剂的还原剂？a) 2H2 + 2O2 -> 2H2Ob) Zn + Cu2+ -> Zn2+ + Cuc) 2Mg + O2 -> 2MgOd) Fe2+ + 2e- -> Fe以上是几道关于氧化还原反应的电化学练习题，希望能帮助读者巩固和应用所学的知识。
[指南]上大 无机化学b 第十章氧化答复中兴
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2019年4月2日8 时11分
3. 半电池、电极和电极反应 原电池是由2个半电池组成。每一个半电池称为一个电极， 由同一元素的氧化型与还原型物质构成。 如铜锌电池中锌电极为： Zn | Zn2+ ； 铜电极为 Cu2+| Cu 。 如果，电极中的反应物都是离子或气体，这时就要人为再 加进惰性电极来导电。 如: Pt | Fe3+, Fe2+ Pt | H2 | H+ OH- | O2 | Pt
请思考：电对与电极有什么不同？
2019年4月2日8 时11分
5、电池符号
原电池用符号表示如下； 负极写左边，正极写在右边，‖表示盐桥， ∣表示相界面。如铜锌电池可如下表示： (－) Zn∣ZnSO4(1mol· L-1)‖CuSO4 (1mol·L-1) ∣Cu (+)
例1：5Fe2+ + MnO4- + 8H+ == 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O 气体要注明其分压，溶液要注明其浓度。 MnO4-/ Mn2+ MnO4- + 8H+ +5e == Mn2+ + 4H2O Fe3+ / Fe2+ Fe2+ - e == Fe3+ (-)Pt |(-) Fe2+(c1),Fe3+(c2) Fe2+(c1),Fe3+(c2) || MnO4-(c3),Mn2+(c4),H+(c5) || MnO4-(c3),Mn2+(c4),H+(c5) | Pt(+) (+)
6、加和，消 e，整理 2P4+12H2O +20OH- →4PH3+4HPO32-+12OH-+ 8H2O P4+2H2O +4OH- →2PH3+2HPO32-
习题第十章 氧化还原反应 电化学基础
第十章 氧化还原反应 电化学基础4.有一电池：Pt|H 2(50.7kPa)|H +(0.50 mol ⋅L -1)||Sn 4+(0.70 mol ⋅L -1),Sn 2+ (0.50 mol ⋅L -1)|Pt(1)写出半电池反应；(2)写出电池反应；(3)计算电池的电动势E ；(4)E ＝0时，保持p(H 2)、c(H +)不变的情况下，c(Sn 2+)/ c(Sn 4+)是多少？ 解：(1)负极反应： +-2H (g)2H (aq)+2e 正极反应： 4+-2+Sn (aq)+2e Sn (aq) (2)电池反应： 4+2++2Sn (aq)+ H (g)Sn (aq) +2H (aq) (3) 422//E=Sn Sn H H ϕϕ+++- 若T=298K ，则E=0.1586V (4) 24()/00.1539lg 0.15352()/RT c Sn c RT F c Sn c Fθθ++=-+ 若T ＝298K ，则240.0592()0.1630=lg 2()c Sn c Sn ++，2-24() =3.2110()c Sn c Sn ++⨯ 5.求下列原电池的电动势，写出电池反应。
(1) Zn|Zn 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Fe 3+(0.0010 mol ⋅L -1)|Fe(2) Zn|Zn 2+(0.10 mol ⋅L -1)||Cu 2+(0.010 mol ⋅L -1)|Cu(3) Pt|Fe 3+(0.10 mol ⋅L -1), Fe 2+(0.010mol ⋅L -1)|Cl -(2.0mol ⋅L -1)||Cl 2(p θ) |Pt(4) Fe|Fe 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Ni 2+(0.10 mol ⋅L -1)|Ni(5) Ag|Ag +(0.010 mol ⋅L -1)||Ag +(0.10 mol ⋅L -1)|Ag解：(1) Fe 3+(aq)+Zn(s)Fe 2+(aq)+Zn 2+(aq)(2) Cu 2+(aq)+Zn(s)Cu(s)+Zn 2+(aq)(3)Cl 2(g)+ Fe 2+(aq)2Cl -(aq)+ Fe 3+(aq)(4) Ni 2+(aq)+Fe(s)Ni(s) +Fe 2+(aq)(5)8.计算25o C ，p(O 2)=101.325kPa 时，在中性溶液中ϕ(O 2/OH -)值。
氧化还原反应和电化学基础
8
⑷ 离子型化合物中，元素的氧化数等于该 ⑸ 离共子价所型带化的合电物荷中数，，共如用：电N子aC对I。偏向于电负性大 的原子 ，两原子的形式电荷数即为它们的氧化数， 如：HCI。 ⑹ 中性分子中，各元素原子氧化数的代数和为9 零。
S4O62- 4x+(-2)×6=-2 x=2.5 H5IO6 I:+7 ; S2O32- S:+2 例：求MnO4-中Mn的氧化值
2×3
0
+5
Zn+ HNO3
+2
+2
Zn(NO3)2+ NO + H2O
3 ×2
56
配系数
先配变价元素，再用观察法配平其 它元素原子的系数。
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用氧化数表示氧化还原的状态 对于离子化合物的氧化还原反应来说，电 子是完全失去或完全得到的。但是，对于共价化 合物来说，在氧化还原反应中，有电子的偏移， 但还没有完全的失去或得到，因此用氧化数来表 示就更为合理。
16
例如：
H2+Cl2=2HCl 这个反应的生成物是共价化合物，氢原子的电子 没有完全失去，氯原子也没有完全得到电子，只是形成 的电子对偏离氢，偏向氯罢了。用氧化数的升降来表示 就是氯从0到-1，氢从0到+1。这样，氧化数的升高就是 氧化，氧化数的降低就是还原。在氧化还原反应里，一 种元素氧化数升高的数值总是跟另一种元素氧化数降低 的数值相等的。
11
一、氧化值的定义
在氧化还原反应中，电子转移引起某些原子的价 电子层结构发生变化，从而改变了这些原子的带电状 态。为了描述原子带电状态的改变，表明元素被氧化 的程度，提出了氧化态的概念。表示元素氧化态的的 数值称为元素的氧化值，又称氧化数。
无机化学-氧化还原反应及电化学基础
6-3 电池电动势和电极电势
第二十七页，共69页。
6-3 电池电动势和电极电势
E 甘汞参比电极
构成: 由Hg/Hg2Cl2/KCl溶液组成;
2) 电极反响: H 2 C 2 g (s )l 2 e 2 H (l) g 2 C (a l)q 3) 电极电势:
-3,
; E 0.280V
电极符号：Pt2, H H2︱H2 +e(c ) H2PtC , C2l2l (p2 )︱eC l- (2c)Cl
“︱〞表示气体与溶液之间的界面，即气液界面
(p) 表示压力；
第十四页，共69页。
6-2 原电池
2 电极的类型和电池符号：
C 离子电极 组成：由同一种元素的不同氧化态的两种离子的溶液; 例：Fe3+/Fe2+电极
第十九页，共69页。
6-2 原电池
2.2 电池符号：
负极: 离子电极
电池反响:
电M 池符号4 : 8 n H O 5 F 2 e M 2 5 F n 3 4 e H 2 O
(-) Pt︱Fe2+ (c1), Fe3+(c2)‖MnO4+ (c3), H+(c4),Mn2+(c5)︱Pt (+)
和绿色Cr2(SO4)3，配平反响方程；
氧化数确定：
反响物： K2Cr2O7 [+6] FeSO4
[+2]
A
生成物： Cr2(SO4)3 [+3] Fe2(SO4)3 [+3]
每个Cr原子变化数＝3
B
每个Fe原子变化数＝1
C 总氧化数降低(2x3)x1
D
C 2 O 4 2 r 2 3 F 2 1 e H 4 2 C 3 2 r 3 F 3 7 e H 2 O
氧化还原反应及电化学试题
氧化还原反应及电化学试题1. 氧化还原反应概述氧化还原反应，简称氧化反应或还原反应，是化学反应中最基本的类型之一。
在氧化还原反应中，原子、离子或分子的氧化态和还原态发生变化，产生电子的转移。
其中，氧化反应是指一种物质丧失电子，相应地增加了氧化态的程度；还原反应则是指一种物质获取了电子，氧化态的程度减小。
氧化还原反应在生活中无处不在，例如金属的锈蚀、电池的运作以及生物体内的代谢过程等。
2. 氧化还原反应的基本概念2.1 氧化剂和还原剂在氧化还原反应中，起氧化作用的物质称为氧化剂，它能够接受来自还原剂的电子，自身被还原。
而还原剂则起还原作用，它能够将电子转移给氧化剂，自身被氧化。
2.2 氧化态和还原态氧化还原反应中的化学物质经历氧化态和还原态的变化。
氧化态指的是元素具有的氧化状态，可以根据元素的电荷数进行判断。
每个元素都有其特定的氧化态范围。
例如，氧的氧化态为-2，在某些化合物中也可以为-1或-1/2。
氧化态的增加表示元素的电荷增加，反之亦然。
3. 电化学试题以下是一些关于氧化还原反应和电化学的试题，供学习者进行练习和巩固理解：3.1 判断题(1) 氧化反应是指物质失去电子，还原反应是指物质获得电子。
( )(2) 氧化态为正数代表物质被氧化，为负数代表物质被还原。
( )(3) 氧化剂是指能够接受电子的物质。
( )(4) 还原剂是指能够失去电子的物质。
( )3.2 填空题(1) 在氧化还原反应中，___ 接受电子，___ 失去电子。
(2) 氧的氧化态为___。
(3) 氢氧化钠在溶液中的氧化态为___。
3.3 计算题已知反应2Mg + O2 → 2MgO，计算氧的氧化态的变化量。
4. 答案及解析3.1 判断题(1) 正确。
氧化反应是物质失去电子，还原反应是物质获得电子。
(2) 错误。
氧化态为正数代表物质被氧化，为负数代表物质被还原。
(3) 正确。
氧化剂是指能够接受电子的物质。
(4) 正确。
还原剂是指能够失去电子的物质。
华东理工大学现代基础化学课后习题解答第10章
2
= －0.700 V 9、求下列电极在 25℃时的电极反应的电势。
(1) 101.3 kPa 的 H2(g)通入 0.10 mol⋅L −1的 HCl 溶液中；
(2) 在 1L 上述(1)的溶液中加入 0.1 mol 固体 NaOH； (3) 在 1L 上述(1)的溶液中加入 0.1 mol 固体 NaAc。(忽略加入固体引起的溶液体积变化)。
− 3
+
H
+
→Zn
2+
+
NH
+ 4
+ H2O
(4) Ag +
+
NO
− 3
+
H
+
→Ag
+
+
NO
+
H2O
(5) Cl2 + OH − →Cl − + ClO − + H2O
(6)
Al
+
NO
− 3
+
OH
−
+
H2O→[Al(OH)4]
−
+
NH3
解： (1) 2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 = 6K2SO4 + 2MnSO4 + 3H2O (2) 5NaBiO3(s) + 2MnSO4 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 2Na2SO4 + NaNO3 + 7H2O
7、根据电对 Cu 2+ /Cu、Fe 3+ /Fe 2+ 、Fe 2+ /Fe 的电极反应的标准电势值，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。
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第十章 氧化还原反应 电化学基础4.有一电池：Pt|H 2(50.7kPa)|H +(0.50 mol ⋅L -1)||Sn 4+(0.70 mol ⋅L -1),Sn 2+ (0.50 mol ⋅L -1)|Pt(1)写出半电池反应；(2)写出电池反应；(3)计算电池的电动势E ；(4)E ＝0时，保持p(H 2)、c(H +)不变的情况下，c(Sn 2+)/ c(Sn 4+)是多少？ 解：(1)负极反应： +-2H (g)2H (aq)+2e ƒ正极反应： 4+-2+Sn (aq)+2e Sn (aq)ƒ(2)电池反应： 4+2++2Sn (aq)+ H (g)Sn (aq) +2H (aq)ƒ(3) 422//E=Sn Sn H H ϕϕ+++- 4222242//()/()/(lg )[lg ]2()/2(()/)Sn Sn H H p H p RT c Sn c RT F c Sn c F c H c θθθθϕϕ++++++=--- 2242()/()/(0.1539lg )[0.00lg ]2()/2(()/)p H p RT c Sn c RT F c Sn c F c H c θθθθ+++=--- 20.7050.7/100(0.1539lg )[0.00lg ]20.5020.50RT RT F F =--- =0.1539-0.07310.1535RT RT F F+ =0.1539+0.0804RT F若T=298K ，则E=0.1586V (4) 24()/00.1539lg 0.15352()/RT c Sn c RT F c Sn c Fθθ++=-+ 2[(0.15390.1535)/()]24()=10()RT RT F F c Sn c Sn +++ 若T ＝298K ，则240.0592()0.1630=lg 2()c Sn c Sn ++，2-24() =3.2110()c Sn c Sn ++⨯5.求下列原电池的电动势，写出电池反应。
(1) Zn|Zn 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Fe 3+(0.0010 mol ⋅L -1)|Fe(2) Zn|Zn 2+(0.10 mol ⋅L -1)||Cu 2+(0.010 mol ⋅L -1)|Cu(3) Pt|Fe 3+(0.10 mol ⋅L -1), Fe 2+(0.010mol ⋅L -1)|Cl -(2.0mol ⋅L -1)||Cl 2(p θ) |Pt(4) Fe|Fe 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Ni 2+(0.10 mol ⋅L -1)|Ni(5) Ag|Ag +(0.010 mol ⋅L -1)||Ag +(0.10 mol ⋅L -1)|Ag解：(1) Fe 3+(aq)+Zn(s)ƒFe 2+(aq)+Zn 2+(aq)(2) Cu 2+(aq)+Zn(s)ƒCu(s)+Zn 2+(aq)(3)Cl 2(g)+ Fe 2+(aq)ƒ2Cl -(aq)+ Fe 3+(aq)(4) Ni 2+(aq)+Fe(s)ƒNi(s) +Fe 2+(aq)(5)8.计算25o C ，p(O 2)=101.325kPa 时，在中性溶液中ϕ(O 2/OH -)值。
解：中性溶液中，c(OH -)=1.0⨯10-7mol ⋅L -1O 2+2H 2O+4e -ƒ4OH -224/0.0592(()/)lg 4/O OH O c OH c P p θθθϕϕ--=- 740.0592[(1.010)/1.0]=0.4009-lg 4101.325/100-⨯ 280.0592 1.0100.4009lg 4 1.01325-⨯=- =0.8154V10.某原电池中的一个半电池是由金属钴(Co)浸在1.0 mol ⋅L -1Co 2+溶液中组成的，另一半电池是由铂片(Pt)浸于1.0 mol ⋅L -1Cl －溶液中，并不断通入Cl 2(p(Cl 2))为101.325KPa)组成。
实验测得电池的电动势为1.63V ；钴电极为负极。
已知θϕ(Cl 2/Cl -)=1.36V ，回答下列问题：(1)写出电池反应方程式；(2)2+(Co /Co)θϕ为多少？(3) p(Cl 2)增大时，电池的电动势将如何变化？(4)当Co 2+浓度为0.010 mol ⋅L -1，电池的电动势是多少？解：(1)Co(s)+Cl 2(g)=Co 2+(aq)+2Cl -(aq)(2) 22//Cl Cl Co Co ϕϕϕ-+=-22222///0.0592(()/)0.05921[lg ][lg ]2/2Cl Cl Co Co Cl Co Coc Cl c P p c θθθθϕϕ-++-=--- 22/0.0592 1.00.059211.63=[1.36-lg ][lg ]2101.325/1002 1.0Co Co θϕ+-- 2/=-0.2698V=-0.27V Co Coθϕ+ (3) p(Cl 2)增大，正极电极电势增大，电池的电动势增大。
(4) c(Co 2+)=0.010 mol·L -1时，20.0592 1.00.05921=[1.36-lg ]-[-0.27-lg ]2101.325/10020.010ϕ =1.6892V=1.69V12.某原电池中的一个半电池是由金属银片浸在1.0 mol ⋅L -1 Ag +溶液中组成的；另一半电池是由银片浸在c(Br -)为1.0 mol ⋅L -1的AgBr 饱和溶液中组成的。
后者为负极，测得电池电动势为0.728V 。
计算θϕ(AgBr/Ag)和K sp (AgBr)。
解：设计一个原电池(-)Ag|AgBr(s)|Br -(1.0 mol ⋅L -1)||Ag +(1.0 mol ⋅L -1)|Ag(+)电极反应为：Ag +(aq)+e -ƒAg(s)-) AgBr(s) +e -ƒAg(s)+Br -(aq)__________________________________电池反应：+-Ag (aq)+Br (aq)AgBr(s)ƒ//AgBr Ag Ag AgE θθθϕϕ+=- /0.728=0.799-AgBr Ag θϕ/=+0.071V AgBr Ag θϕlg /0.0592K zE θθ= =1/sp K K θθ- lg /0.0592sp K zE θθ= z=1- lg =10.728/0.0592sp K θ⨯-13=5.0410sp K θ⨯16.已知某原电池的正极是氢电极(p(H 2)＝101.325KPa)，负极的电极电势是恒定的。
当氢电极中pH ＝4.008时，该电池的电动势是0.412V ，如果氢电极中所用的溶液改为一未知(H +)的缓冲溶液，又重新测得原电池的电动势为0.427V 。
计算该缓冲溶液的H +浓度和pH 值。
如该缓冲溶液中c(HA)=c(A -)=1.0 mol ⋅L -1，求该弱酸HA 的理解常数。
解： 2212/1/0.0592E =[lg ]2(()/)H H H P p c H c θθθϕϕ++--负 2222/2/0.0592E =[lg ]2(()/)H H H P p c H c θθθϕϕ++--负 221122/2(()/)0.0592E - E =lg 2(()/)H H c H c c H c θθθϕ++++ =0.00+0.0592(pH 2-pH 1)=0.0592(pH 2-pH 1)0.412-0.427=0.0592(pH 2-4.008)pH 2=3.755c(H +)=1.75×10-4 mol·L -1+-HA(aq)H (aq)+A (aq)ƒHA pH=pK lg A HA c θ--（）c()c(HA)=c(A -)=1.0 mol·L -1pH=pK HA θ3.755= pK HA θ -4K =1.7510HA θ⨯18.根据有关配合物的稳定常数和有关电对的θϕ值，计算下列半反应的θϕ值。
(1) [HgI 4]2- + 2e -ƒHg + 4I -(2) Fe(C 2O 4)33- +e - ƒ Fe(C 2O 4)34-解：(1) 2---4[HgI ] (aq)+ 2e Hg(s) + 4I (aq)ƒ 2+-Hg (aq)+2e Hg(s)ƒ 1)2+-2-4Hg (aq)+4I (aq)[HgI ]ƒ 2)224424()/()(()/)(()/)f c HgI c K HgI c Hg c c I c θθθθ--+-=⨯ 422244(()/)()/()()/f c I c c Hg c K HgI c HgI c θθθθ-+--=⨯1)-2)得：2---4[HgI ] (aq)+ 2e Hg(s) + 4I (aq)ƒ22/0.05921lg 2Hg Hg Hg c θθϕϕ++=- 222444/()()/0.0592lg 2(()/)f Hg Hg K HgI c HgI c c I c θθθθϕ+---⨯=- =224/()0.0592lg 21f Hg Hg K HgI θθϕ+-- 2-14(c(I-)=c()=1.0 mol L )HgI -⋅ 290.0592=0.8519-lg5.66102⨯ =0.8519-0.8866=-0.0287V(2) 3--4-243243Fe(C O ) +e Fe(C O )ƒ3-3+2-24324Fe(C O )Fe +3C O ƒ 1)4-2+2- 24324Fe(C O )Fe +3C O ƒ 2)1)-2)得： 3-2+3+4-243243Fe(C O )+Fe Fe + Fe(C O )ƒ3233+24244232424(())()Fe (())()f f K Fe C O C O c K Fe C O C O θθ----=⨯2+（）c(Fe ) 3232/()-0.0592lg ()Fe Fe c Fe c Fe θθϕϕ++++= 324243/24(())=-0.0592lg (())f Fe Fe f K Fe C O K Fe C O θθθϕ++-- 2051.6010=0.769-0.0592lg 1.710⨯⨯ =0.769-0.886=-0.117V（资料素材和资料部分来自网络，供参考。
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