普通化学习题与解答(第四章)详解

第四章电化学与金属腐蚀1.是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）（1）取两根金属铜棒，将一根插入盛有0.13moldm4CuSO溶液的烧杯中，另一根插入盛有13moldm4CuSO溶液的烧杯中，并用盐桥将两支烧杯中的溶液连接起来，可以组成一个浓差原电池。（+）（2）金属铁可以置换2Cu，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）的数值与电池反应（或半反应式）的写法无关，而平衡常数K的数值随反应式的写法（即化学计量数不同）而变。（+）（4）钢铁在大气中的中性或酸性水膜中主要发生吸氧腐蚀，只有在酸性较强的水膜中才主要发生析氢腐蚀。（+）（5）有下列原电池：3344()(1)(1)()CdCdSOmoldmCuSOmoldmCu若往4CdSO溶液中加入少量2NaS溶液，或往4CuSO溶液中加入少量425CuSOHO晶体，都会使原电池的电动势变小。（-）2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）（1）在标准条件下，下列反应均向正方向进行：2233272614267CrOFeHCrFeHO322422FeSnFeSn它们中间最强的氧化剂和最强的还原剂是（b）（a）23SnFe和（b）2227CrOSn和（c）34CrSn和（d）2327CrOFe和（2）有一个原电池由两个氢电极组成，其中一个是标准氢电极，为了得到最大的电动势，另一个电极浸入的酸性溶液2()100pHkPa设应为（b）（a）30.1moldmHCl（b）330.10.1moldmHAcmoldmNaAc（c）30.1moldmHAc（d）3340.1moldmHPO（3）在下列电池反应中223()()(1.0)()NisCuaqNimoldmCus当该原电池的电动势为零时，2Cu的浓度为（b）（a）2735.0510moldm（b）2135.7110moldm（c）1437.1010moldm（d）1137.5610moldm（4）电镀工艺是将欲镀零件作为电解池的（）；阳极氧化是将需要处理的部件作为电解池的（）（a，b）（a）阴极（b）阳极（c）任意一个极3、填空题（1）有一种含ClBrI、和的溶液，要使I被氧化，而ClBr、不被氧化，则在以下常用的氧化剂中应选（d）为最适宜。（a）4KMnO酸性溶液，（b）227KCrO酸性溶液，（c）氯水，（d）243()FeSO溶液（2）有下列原电池：23332333()(1),(0.01)(1),(1)()PtFemoldmFemoldmFemoldmFemoldmPt该原电池得负极反应为（23FeFee），正极反应为（32FeeFe）。（3）电解含有下列金属离子的盐类水溶液：222LiNaKZnCaBaAg、、、、、、。其中（2ZnAg、）能被还原成金属单质，（22LiNaKCaBa、、、、）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、负电极的电极反应（须配平）。（1）22ZnFeZnFe（2）322222IFeIFe（3）422NiSnNiSn（4）422325854FeHMnOMnFeHO解：（1）负极：2()()2ZnsZnaqe正极：2()2()FeaqeFes（2）负极：22()()2IaqIse正极：32()()FeaqeFeaq（3）负极：2()()2NisNiaqe正极：42()2()SnaqeSnaq（4）负极：23()()FesFeaqe正极：242()8()5()4()MnOaqHaqeMnaqHOl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）22()()ZnZnFeFe（2）232(),()PtIIFeFePt（3）224(),()NiNiSnSnPt（4）2324(),,,()PtFeFeMnMnOHPt6、参见标准电极电势表，分别选择一种合适的氧化剂，能够氧化：（1）2ClCl成；（2）2PbPb成；（3）23FeFe成再分别选择一种合适的还原剂，能够还原：（a）32FeFe成；（b）AgAg成；（c）2NONO成解：合适的氧化剂为：（1）酸化的4MnO；（2）3HNO；（3）2Cl合适的还原剂为：（1）Zn；（2）2Sn；（3）I注：本题答案不单一，同学们可根据原理自行选择。7、将锡和铅的金属片分别插入含有该金属离子的溶液中并组成原电池（用图示表示，要注明浓度）。（1）23()0.0100cSnmoldm；23()1.00cPbmoldm（2）23()1.00cSnmoldm；23()0.100cPbmoldm分别计算原电池的电动势，写出原电池的两电极反应和电池总反应式。解：查教材附录，2(/)0.1375SnSnV，2(/)0.1262PbPbV（1）当23()0.010cSnmoldm；23()1.00cPbmoldm时：22(/)(/)0.1262PbPbPbPbV故以锡电极做原电池负极，铅电极做正极。原电池图示为：2323()(0.0100)(1.00)()SnSnmoldmPbmoldmPt正极反应：22PbePb负极反应：22SnSne电池总反应式：22PbSnPbSn2220.05917(/)(/)lg()/VSnSnSnSncSncn0.059170.1375lg0.01000.1972VVV原电池电动势：22(/)(/)EPbPbSnSn=-0.1262V-（-0.197）V=0.071V（2）当23()1.00cSnmoldm；23()0.100cPbmoldm时：22(/)(/)0.1375SnSnSnSnV故以铅电极做原电池负极，锡电极做正极。原电池图示为：2323()(0.100)(1.00)()PbPbmoldmSnmoldmSn正极反应：22SneSn负极反应：22PbPbe电池总反应式：22SnPbSnPb原电池电动势：22(/)(/)ESnSnPbPb=-0.1375V-（-0.156）V=0.019V8、求反应22()()ZnFeaqZnaqFe在298.15K是的标准平衡常数。若将过量极细的锌粉加入2Fe溶液中，求平衡时2()Feaq浓度对2()Znaq浓度的比值。解：22()()()()ZnsFeaqZnaqFes22(/)(/)EFeFeZnZn=-0.447V-（-0.7618V）=0.315Vlg/0.0591720.315/0.0591710.6KnEVVV故2211()/(2.310)1/eqeqcFecZnK，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）：3222()2()()2()IaqFeaqIsFeaq（1）计算原电池的标准电动势；（2）计算反应的标准摩尔吉布斯函数变；（3）用图示表示原电池；（4）计算23()1.010cImoldm以及32()()/10cFecFe时原电池的电动势。解：（1）查阅教材附录：32(/)0.771FeFeV；2(/)0.5355IIV。2220.05917(/)(/)lg()/VPbPbPbPbcPbcn0.059170.1262lg0.1000.1562VVV2102()/4.410()/eqeqcZncKcFec322(/)(/)EFeFeII=0.771V-0.5355V=0.236V（2）rmGnFE112964850.513456.CmolVkJmol（3）原电池图示：322(),()PtIIFeFePt（4）10、当pH=5.00，除()Haq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()MnOaqHaqClaqClgMnaqHOl解：由反应24222()16()10()5()2()8()MnOaqHaqClaqClgMnaqHOl组成原电池。正极：242()8()5()4()MnOaqHaqeMnaqHOl负极：22()()2ClaqClge当pH=5.00，其他物质均处于标准条件时：22(/)(/)1.358ClClClClV可见242(/)(/)MnOMnClCl，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23()0.0100cNimoldm时，原电池的电动势为0.315V，其中镍为负极，计算镍电极的标准电极电势。解：该原电池的图示为：2332()(0.0100)(1)(100)()NiNimoldmHmoldmHkPaPt因为22(/)(/)0.315EHHNiNiV所以2(/)00.3150.315NiNiVV又22223()/0.05917lg()/()/cFecVEEncIccFec2220.05917100.236lg2(1.010)0.058VVV8422442()/()/0.05917(/)(/)lg5()/cMnOccHcVMnOMnMnOMncMnc5.0080.059171.507lg(10)1.0335VVV2220.05917(/)(/)lg()/VNiNiNiNicNicn则12、由两个氢电极：32(100)(0.10)PtHkPaHmoldm和32(100)()PtHkPaHxmoldm组成原电池，测得该原电池的电动势为0.016V。若后一电极作为该原电池的正极，问组成该电极的溶液中H的浓度x的值是多少？解：依题意，原电池应为：3322()(100)(0.10)()(100)()PtHkPaHmoldmHxmoldmHkPaPt30.19moxldm13、判断下列氧化还原反应进行的方向（25℃的标准状态下）：（1）23AgFeAgFe（2）322227237614CrIHOCrOIH（3）32222CuFeClCuClFeCl解：25℃的标准状态下，查阅教材附录相关数据，得到各对电池的标准电极电势值，并对比相应标准电极电势的大小。（1）32(/)(/)AgAgFeFe；反应向右进行（正向自发）（2）23272(/)(/)CrOCrII；反应向左进行（逆向自发）（3）232(/)(/)CuCuFeFe；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HOH及外，其他物质均处于标准条件下）。（1）232722()()()()()()CrOaqHaqBraqBrlCraqHOl（2）2422()()()()()()MnOaqHaqCla