第五章 电化学与氧化还原平衡测验题与答案
工科化学与实验(金继红)第5章-习题及思考题答案

思考题1.氧化还原反应的特征是什么?什么是氧化剂和还原剂?什么是氧化反应和还原反应?氧化还原反应的特征是有电子的转移或偏移。
在氧化还原的过程中,得电子的物质为氧化剂,失电子的物质为还原剂。
氧化数升高的过程称为氧化,氧化数降低的过程称为还原。
2.如何用离子-电子法配平氧化还原方程式?配平原则:(1)反应过程中氧化剂所夺得的电子数必须等于还原剂失去的电子数。
(2)反应前后各元素的原子总数相等。
配平步骤:将反应式改写成两个半反应式,先将两个半反应式配平,然后将这些反应加合起来,消去电子而完成。
3.什么是氧化还原电对?同一元素原子的氧化型物质及对应的还原型物质称为氧化还原电对。
氧化还原电对通常写成: 氧化型/还原型(Ox/Red),如: Cu2+/Cu;Zn2+/Zn4.如何用图式表示原电池?为简单起见,通常用符号表示原电池。
图式中“∣”表示相界面;“‖”表示盐桥;(—)和(+)分别表示原电池的负极和正极。
一般进行氧化反应的负极写在左边,进行还原反应的正极写在右边。
要注明电池反应的温度和压力,如不写明,一般是指在298.15K和标准压力下。
对气体要注明压力,对溶液要注明浓度,当溶液浓度为1mol/L时可以不写。
当电极无金属导体时,需要增加只起导电作用而不参加反应的惰性电极Pt 或C;若参加电极反应的物质中有纯气体,液体或固体时,则应写在惰性导体的一边。
5. 原电池的两个电极符号是如何规定的?如何计算电池的电动势?(—)和(+)分别表示原电池的负极和正极。
电池电动势 E = E + - E -E +和 E - 分别代表正,负极的电极电势。
6. 电对的电极电势值是否与电极反应式的写法有关?电对的电极电势值是强度性质,与电极反应式的写法无关。
7. 原电池的电动势与离子浓度的关系是什么?从能斯特方程中可反映出影响电极电势的因素有哪些?原电池的电动势与正极和负极的电极电势有关,等于两者之差。
而电极电势与离子浓度之间的关系,可由能斯特方程表达。
第五章 氧化还原与电化学

电子做有规则的定向流动
2. 原电池的组成:
(1)半电池和电极
锌半电池:锌片,锌盐-负极
铜半电池:铜片,铜盐-正极
正、负极也可以是惰性电极, 如:Pt、石墨等,只起导电作用。
(2)外电路 用金属导线把一个灵敏电流计 与两个半电池中的电极串连起来。 电子由锌 → 铜,电流由铜 → 锌。 (3)盐桥(是一种电解质溶液: 饱和KCl和琼胶) 加入盐桥,才能使电流完整,产生电流。 作用:沟通电路,使溶液中体系保持中性,使电极反 应得以继续进行。
液写离子; 4) 不同相用竖线“∣”隔开,同相用“,”
隔开,两个半电池用双竖线“‖”隔开 .
写出下列电池反应所对应的电池符号: Cu2+ + Zn ←→ Cu + Zn2+
( - ) Zn | Zn2+ (c1) || Cu2+(c2) | Cu ( + )
Cl2+2Fe2+ ←→ 2Fe3+ +2Cl( - )C | Fe2+(c1),Fe3+ (c2)||Cl-(c3)|Cl2(p)|C ( + )
2MnO4- +16H++ 10e 5SO32- + 5H2O
2MnO4- + 5SO32- + 6H+
2Mn2++8H2O 5SO42- +10H++10e +)
2Mn2+ + 5SO42- +3H2O
5)检查原子个数、电荷数,使之相等并还原 为分子反应式 。
2KMnO4 + 5K2SO3+ 3H2SO4 2MnSO4+ 6K2SO4 +3H2O
《无机化学》第五章 氧化还原反应和电化学基础

二、氧化还原反应方程式的配平
1. 氧化值法
配平原则:氧化剂中元素氧化值降低的总数等 于还原剂中元素氧化值升高的总数。
配平步骤: (1)写出反应方程式,标出氧化值有变化 的元素,求元素氧化值的变化值。
(2)根据元素氧化值升高总数和降低总数相等 的原则,调整系数,使氧化值变化数相等。
(3)用观察法使方程式两边的各种原子总数相 等。
酸表。
(4)E是电极处于平衡状态时表现出来的特
征,与反应速率无关。
(5)E仅适用于水溶液。
5.饱和甘汞电极:
Hg | Hg2Cl2(s) |KCl (饱和)
Hg2Cl2 (s) + 2e
2Hg(l) +2Cl-
E (Hg2Cl2/Hg)=0.245V
三、 影响电极电势的因素
1.影响 因素
(1)电极的本性:即电对中氧化型或还 原型物质的本性。
还原型:在电极反应中同一元素低氧化值的物质。)
电对:氧化型/还原型
例:MnO2 +4H+ + 2e
Mn2+ +2H2O
电对:MnO2 / Mn2+
(2)E与电极反应中的化学计量系数无关。
例:Cl2 + 2e 1/2Cl2 + e
2Cl- E(Cl2/Cl-)=1.358V Cl-
(3)电极反应中有OH- 时查碱表,其余状况查
(3)分别配平两个半反应,使等号两边的原子 数和电荷数相等。
(4)根据得失电子数相等的原则,给两个半 反应乘以相应的系数,然后合并成配平的离子 方程式。
(5)将离子方程式写成分子方程式。
离子电子法配平时涉及氧原子数的增加和减 少的法则:
无机化学习题解答第五章

第五章氧化-还原反应无机化学习题解答(5)思考题1.什么是氧化数如何计算分子或离子中元素的氧化数氧化数是某一原子真实或模拟的带电数。
若某一原子并非真实得到若失去电子而带电荷,可以认为得到与之键合的电负性小于它的原子的电子或给予与之键合的电负性大于它的原子电子,然后计算出来的带电情况叫氧化数。
已知其他原子的氧化数,求某一原子的氧化数时可用代数和的方法,中性分子总带电数为零;离子总带电数为离子的电荷。
2.指出下列分子、化学式或离子中划线元素的氧化数:As2O3 KO2 NH4+ Cr2O72- Na2S2O3 Na2O2 CrO5 Na2PtCl6 N2H2 Na2S52.As2O3 +3,KO2 +1,NH4+ -3,Cr2O72-+3,Na2S2O3 +2,Na2O2 -1,CrO5 +10,Na2PtCl6 +4,N2H2 -1,Na2S5 -2/5,3.举例说明下列概念的区别和联系:⑴氧化和氧化产物⑵还原和还原产物⑶电极反应和原电池反应⑷电极电势和电动势3.⑴氧化是失去电子氧化数升高,所得氧化态较高产物即为氧化产物。
⑵还原是得到电子氧化数降低,所得氧化态较较产物即为还原产物。
⑶在某个电极上发生的反应为电极反应,分为正极的还原反应和负极的氧化反应,总反应为原电池反应。
⑷固体电极材料与所接触的溶液间的电势差即为该原电池的电极电势。
两电极构成原电池时两电极间的电势差为该原电池的电动势。
4.指出下列反应中何者为氧化剂,它的还原产物是什么何者为还原剂,它的氧化产物是什么⑴2FeCl3+Cu→FeCl2+CuCl2⑵Cu+CuCl2+4HCl→2H2[CuCl3]⑶Cu2O+H2SO4→Cu+CuSO4+H2O4.⑴氧化剂:FeCl3,还原产物:FeCl2,还原剂:Cu,氧化产物:CuCl2。
⑵氧化剂:CuCl2,还原产物:2H2[CuCl3],还原剂:Cu,氧化产物:2H2[CuCl3]。
⑶氧化剂:Cu2O,还原产物:Cu,还原剂:Cu2O,氧化产物:CuSO4。
氧化还原反应与电化学习题

第4章氧化还原反应与电化学习题一、思考题1. 什么叫原电池?它由哪几部分组成?如何用符号表示一个原电池?2. 原电池和电解池在结构和原理上各有何特点?3. 离子-电子法配平氧化还原反应方程式的原则是什么?有什么步骤?4. 用离子-电子法完成并配平下列方程式(必要时添加反应介质):(1) K2MnO4 + K2SO3 + H2SO4 K2SO4 + MnSO4 + H2O(2) NaBiO3 (s) + MnSO4 + HNO3 HMnO4 + Bi(NO3)3 + Na2SO4 + NaNO3 + H2O(3) Cr2O72— + H2O2 + H+(4) MnO+ S + H+ Mn2+ + H2SO3 + H2O2(5) (3)Zn + NO3- + H+Zn2+ + NH4+ + H2O(6) (4)Ag + NO3- + H+Ag+ + NO + H2O(7) (5)Al + NO3- + OH- + H2O [Al(OH)4]- + NH35. 如何用图示表示原电池?6. 请正确写出下例电池的电池表达式:(1). 2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+(2). 5Fe2++8H++MnO4-=Mn2++5 Fe3++4H2O7. 电极有哪几种类型?请各举出一例。
8. 何谓电极电势?何谓标准电极电势?标准电极电势的数值是怎样确定的?其符号和数值大小有什么物理意义?9. 举例说明什么是参比电极。
是不是所有参比电极的电极电势均为零伏?10. 原电池的电动势与离子浓度的关系如何?电极电势与离子的浓度如何?11. 原电池反应书写形式不同是否会影响该原电池的电动势和反应的吉布斯函数变△r G值?12. 怎样判断氧化剂和还原剂的氧化、还原能力的大小?为什么许多物质的氧化还原能力和溶液的酸碱性有关?13. 怎样理解介质的酸性增强,KMnO4的电极电势代数值越大、氧化性增强?14. 根据标准电极电势值,判断下列各种物质哪些是氧化剂?哪些是还原剂?并排出它们氧化能力和还原能力的大小顺序。
第五章 氧化还原反应与电化学2

解:MnO4- (aq) + 8 H+ (aq) + 5e
MnO4-/Mn2+ = 1.507 – (0.059/5)lg
KMnO4能氧化Br–
Ө = 1.317 V > Br2/Br- = 1.07 V
结论:介质的酸碱性对 的影响较大,在电极反应中有 H+ 或 OH- 参加时,应在 Nernst 方程中体现
解: Cd2+ +2e- ↔ Cd
Cd2+/Cd = ӨCd2+/Cd – (0.059/2)lg[1/ (cCd2+/c Ө)]
= - 0.403 + (0.059/2)lg0.01 = - 0.462 V 结论:浓度对金属电极的 影响较小
溶液中氧化态离子浓度变小,则 减小,还原态 还原能力增强
例:用符号表示标准H电极与标准Cd电极构成的原电 池,写出电池反应,并计算电池反应的ΔrG Өm 。 (T=298K) 解: H+/H2 Ө = 0.0000 V 正极 正极反应 2H+ +2e → H2
Cd2+/CdӨ = - 0.4026 V
负极 负极反应 Cd –2e → Cd2+
(-) Cd│Cd2+ (1mol· -1)‖H+ (1mol· -1)│H2(pӨ), Pt (+) L L
Fe3+/Fe2+Ө = 0.77 V
Ce4+/Ce3+Ө = 1.60 V
② 判断电池正负极,求 E, 判断氧化还原反应的方向
高者为正极, 低者为负极,E = 正 - 负
例:有原电池 (-) Zn│Zn2+ (1M)‖ Zn2+ (0.001M)│ Zn (+),
(完整版)08电化学基础与氧化还原平衡习题解答

10. 已知下列反应的原电池电动势为0.46V,且Zn2+/Zn 的Eθ=-0.76V,则氢电极溶液中的pH为( D ) Zn(s)+2H+(x mol·L–1)Zn2+(1 mol·L–1)+H2(101.3kPa) (A)10.2 (B)2.5 (C)3 (D)5.1
11.下列氧化还原电对中,Eθ值最大的是(D)
……( D )
(A) O2(g)+4H+(aq)+4e =2H2O(l) (B) Fe3+(aq)+e-=Fe2+(aq)
(C)Fe(s)+2Fe3+(aq)= Fe2+(aq)
(D) 2 Fe3+(aq)+3e = Fe(s)
15.使下列电极反应中有关离子浓度减小一半,
而E值增加的是
(B)
(A)Cu2+ +2e = Cu
电化学基础 与氧化还原平衡
习题解答
一、选择题
1.根据反应式: 2MnO4-+10Fe2+ +16H+=2Mn 2+ +10Fe3+ +8H2O 设计成原电池,其原电池的表示式是…… ( C ) (A) Fe | Fe2+ ,Fe3+ || Mn2+ ,MnO4-, H+ | Mn (B) Pt | MnO4-,Mn2+ ,H+ || Fe2+ ,Fe3+| Pt (C) Pt | Fe2+ ,Fe3+ || Mn2+ ,MnO4-,H+ | Pt (D) Mn | MnO4-,Mn2+ ,H+ || Fe2+,Fe3+ | Mn
生物 第五章 氧化还原和电化学

E0 = 0(+) – 0 (-)
如测定半电池: Cu2+(1mol.L-)/Cu(298K)与标准氢电极相 连时为正极,并得 E0=0.34 V. 则 E0 = 0(+) –
0 (-)
0.34= 0 (Cu2+/Cu)- 0(H+/H2)
0.34= 0 (Cu2+/Cu)- 0.0000 0 (Cu2+/Cu)=+0.34 (V)
= 0 + 0.0592 ———— ———lg [氧化型] n [还原型]
式中:(1) n—电极反应中的电子转移数
(2) [氧化型] 中括号里表示的是半反应式中的
[还原型]
各物质浓度次方的乘积
(3) . 纯液体,纯固体的浓度为常数,作1处理, 气体用分压表示.具体写法举例:
(1) Fe 3+ + e-
化合价升高物质称还原剂(Fe)
还原性
5-2
如:
氧化还原半反应式
Cu2+ + Fe = Cu + Fe2 + (还原反应) (氧化反应)
任何氧化还原反应方程式都可以分解成两个半反应式,
Cu2+ + 2e = Cu Fe - 2e = Fe2 +
1. 半反应式由同一元素的两种不同氧化数物种组成。 2. 表示:氧化型 / 还原型 == 电对 3. 标准电极电势表中就是按半反应式 的格式列表的.
标准电极电势是重要的化学参数.有多种理论价 值和实用价值,如:
(1)判断氧化剂和还原剂的强弱 电极电势负值越小,还原型物质的还原性越强; 电极电势正值越大,氧化型物质的氧化性越强。 Zn2+ +2eZn 0 =-0.76 V Cl2 +2e2Cl0 =1.3883 V
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7、在 K2Cr2O7 测定铁矿石中全铁含量时,把铁还原为 Fe2+,应选用的还原剂是( B.SnCl2; C.KI: D.Na2S A.Na2WO3; 8、已知在 1moL⋅L−1H2SO4 溶液中, E MnO
'
)
− 4
/ Mn
2+
=1.45V, E Fe 3 +
4、 已知: E Ag
/ Ag
=+0.799V,而 E Fe
/ Fe
=0.77V,说明金属银不能还原三价铁, 但实际上反应在
1mol⋅L−1HCl 溶液中,金属银能够还原三价铁,其原因是( ) A.增加了溶液的酸度; B.HCl 起了催化作用; C.生成了 AgCl 沉淀; D.HCl 诱导了该反应发生 5、为了使 Na2S2O3 标准溶液稳定,正确配制的方法是( ) A.将 Na2S2O3 溶液煮沸 1h,放置 7 天,过滤后再标定; B.用煮沸冷却后的纯水配制 Na2S2O3 溶液后,即可标定; C.用煮沸冷却后的纯水配制,放置 7 天后再标定; D.用煮沸冷却后的纯水配制,且加入少量 Na2CO3,放置 7 天后再标定 6、用间接碘法测定锌含量的反应式为 3Zn2++2I−+2[Fe(CN)6]3−+2K+→K2Zn3[Fe(CN)6]2↓+I2 析 出的 I2 用 Na2S2O3 标准溶液滴定,Zn 与 Na2S2O3 的化学计量关系 nzn: nNa 2S 2 O 3 是( )
+
/ Ag
=0.799V)
2. 已知 298K 时 E (Ni2+/Ni)=−0.25V,E (V3+/V)=−0.89V。
3
某原电池:(−)V(s)⏐V3+(0.0011mol·L-1) Ni2+(0.24mol·L-1)⏐Ni(s)(+) (1)写出电池反应的离子方程式,并计算其标准平衡常数 K ; (2)计算电池电动势 E,并判断反应方向; (3)电池反应达到平衡时,V3+,Ni2+的浓度各是多少?电动势为多少?E(Ni2+/Ni)是多少? 3. 已知下列电极反应的电势:Cu2 + e = Cu E = 0.15 V Cu2 +I + e = CuI E= 0.86 V,计算 CuI的溶度积。
2+
D.0.015×2/3
/ Cu
+
=0.16V。从两电对的电位来看,下列反应: )
2CuI+I2 应该向左进行,而实际是向右进行,其主要原因是(
2+ +
A.由于生成 CuI 是稳定的配合物,使 Cu /Cu 电对的电位升高; B.由于生成 CuI 是难溶化合物,使 Cu2+/Cu+电对的电位升高; C.由于 I2 难溶于水,促使反应向右; D.由于 I2 有挥发性,促使反应向右
6、2I−−2e−=I2,I2+2S2O32−==S4O62−+2I−;Na2S2O3 溶液;淀粉溶液。 n 2+ 2 = 。 7、 Ca nKMnO 4 5
பைடு நூலகம்
D.0.32V
15、对于反应 n2Ox1+n1Red2
n1Ox2+n2Red1,若 n1=n2=2,要使化学计量点时反应完全程度达
' ' 到 99.9%以上,两个电对(Ox1/Red1 和 Ox2/Red2)的条件电位之差( E 1 − E 2 )至少应为( )
A.0.354V;
B.0.0885;
C.0.100V;
2 4 ⎯→ CaC 2O 4 7、 用 KMnO4 法测定 Ca2+,经过如下几步: Ca 2+ ⎯ ⎯⎯
C O 2−
B ⎯⎯→ HC
H
+
− 2O 4
4 ⎯ ⎯⎯ ⎯ → CO
MnO
−
2
B
Ca2+与 KMnO4 的物质的量的关系为_____________________。
8 在操作无误的情况下,碘量法主要误差来源是____________和_______________________。 9、用间接碘法测定 Cu2+时,加入 KI,它起______ ____、_______ __、和________ _的作用。 10、反应:H2AsO4+2I−+2H+
+ - + θ + - -
4. 按国家标准规定,FeSO4⋅7H2O 的含量:99.50%~100.5%为一级;99.00%~100.5%为二级; 98.00%~10.1.0%为三级。现用 KMnO4 法测定,称取试样 1.012g,酸性介质中用浓度为 0.02034 mol⋅L−1 的 KMnO4 溶液滴定,消耗 35.70mL 至终点。求此产品中 FeSO4⋅7H2O 的含量,并说 明符合哪级产品标准。(已知 M
D.0.177V
二、填空题 1、任何电极电势绝对值都不能直接测定,在理论上,某电对的标准电极电势 E 是将其与 _________________电极组成原电池测定该电池的电动势而得到的电极电势的相对值。在实 际测定中常以_________________电极为基准,与待测电极组成原电池测定之。
2
2、已知 E (Cl2/Cl-)=1.36V 和酸性溶液中钛的元素电势图为:
)
3、用重铬酸钾法测定铁。将 0.3000g 铁矿样溶解于酸中并还原为 Fe2+后,用浓度 c1 K 2 Cr2O 7 为
6
0.05000mol⋅L−1 的溶液滴定,耗去 40.00mL,则该铁矿中 Fe3O4( M
−1 Fe3O 4 =231.5g⋅mol )的含量计
算式为( A.
C.
)
B. D.
12、 在用 K2Cr2O7 测定铁的过程中, 采用二苯胺磺酸钠做指示剂( E In =0.86V),如果用 K2Cr2O7 标准溶液滴定前,没有加入 H3PO4,则测定结果( A.偏高; B.偏低; C.时高时低; ) D.正确
13、KBrO3 是强氧化剂,Na2S2O3 是强还原剂,但在用 KBrO3 标定 Na2S2O3 时,不能采用它们 之间的直接反应其原因是( ) A.两电对的条件电极电位相差太小; 太慢 B.可逆反应; C.反应不能定量进行; D.反应速率
3+
0. 05000 × 40. 00 × 231. 5 × 100% ; 0. 3000 0. 05000 × 40. 00 × 231. 5 × 100% ; 0. 3000 × 3000
+
0. 05000 × 40. 00 × 231. 5 × 100% ; 0. 3000 × 1000 0. 05000 × 40. 00 × 231. 5 × 100% 0. 3000 × 2000
'
/Fe
2+
=0.68V。在此条件下 KMnO4
标准溶液滴定 Fe2+,其化学计量点的电位为(
1
)
A.0.38V;
B.0.73V;
C.0.89V;
D.1.32V
9、用盐桥连接两只盛有等量 CuSO4 溶液的烧杯。两只烧杯中 CuSO4 溶液浓度分别为 1.00mol⋅L−1 和 0.0100mol⋅L−1,插入两支电极,则在 25°C 时两电极间的电压为( A.0.118V; B.0.059V; C.−0.188V; D.−0.059V )
Ti3+
1. 25V
Ti+
−0. 34 V
Ti, 则水
溶液中 Ti+_________发生歧化反应。当金属钛与 H+(aq)发生反应时,得到______离子,其反 应方程式为_______________________;在溶液中 Cl2 与 Ti 反应的产物是_________。
3、已知:E (Hg 2+ 793 V ,E (Cu 2 + /Cu ) = 0. 337 V ,将铜片插入 Hg2(NO3)2 溶液中, 2 /Hg ) = 0. 将会有_______析出,其反应方程式为____________________________________,若将上述 两电对组成原电池,当增大 c(Cu2+)时,其 E 变________,平衡将向_______移动。 4、已知:O2+2H2O+4e- 4OH-, E =0.401V O2+4H++4e- 2H2O, 当 p(O2)=1.00×105Pa,E1=E2 时,pH=______,此时 E1=E2=________V。 E =1.23V
14、 0.05mol⋅L−1SnCl2 溶液 10mL 与 0.10mol⋅L−1FeCl3 溶液 20mL 混合, 平衡体系的电势是 (
' (已知 E Fe '3 + /Fe 2+ =0.68V, E Sn 4 + /Sn 2 + =0.14V)
)
A.0.68V;
B.0.14V;
C.0.50V;
5、氧化还原滴定曲线描述了滴定过程中电对电位的变化规律性,滴定突跃的大小与氧化剂 和还原剂两电对的__________有关,它们相差越大,电位突跃范围越__________。 6、间接碘法的基本反应是______________________________________________,所用的标准 溶液是_____________,选用的指示剂是_____________。
FeSO 4 ⋅7H 2 O
=278.04g⋅mol−1)
5. 1.000gK3[Fe(CN)6]基准物用过量 KI,HCl 溶液作用 1min 后,加入足量硫酸锌,析出的碘用 Na2S2O3 溶 液 滴 定 至 终 点 , 用 去 29.30mL 。 求 Na2S2O3 的 浓 度 。 主 要 反 应:2Fe(CN)63−+2I−==2Fe(CN)64−+I2 2Zn2++Fe(CN)64−==Zn[Fe(CN)6]↓ I2+2S2O32−==2I−+S4O62− (已知 M [K 3 (Fe(CN