电化学基础练习题及答案

第11章 氧化还原反应 电化学基础

一、单选题

1. 下列电对中，θ值最小的是：D

A: Ag+/Ag； B: AgCl/Ag； C: AgBr/Ag； D: AgI/Ag

2. θ(Cu2+/Cu+)=0.158V，θ(Cu+/Cu)=0.522V，则反应 2 Cu+ Cu2+ + Cu的Kθ为：C A: 6.93×10-7； B: 1.98×1012； C: 1.4×106； D: 4.8×10-13 3. 已知θ（Cl2/ Cl-）= +1.36V，在下列电极反应中标准电极电势为+1.36V 的电极反应是： D

A: Cl2+2e- = 2Cl- B: 2 Cl- - 2e- = Cl2 C: 1/2 Cl2+e-=Cl- D: 都是 4. 下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH 值的大小无关的是：D A: K2Cr2O7 B: PbO2 C: O2 D: FeCl3 5. 下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是： B A: Sn4+ + 2e- = Sn2+ B: Cl2+2e- = 2Cl- C: Fe - 2e- = Fe2+ D: 2H+ + 2e- = H2

6. 为防止配制的SnCl2 溶液中Sn2+ 被完全氧化，最好的方法是：A A: 加入Sn 粒 B:. 加Fe 屑 C: 通入H2 D: 均可

二、是非题（判断下列各项叙述是否正确，对的在括号中填“√”，错的填“×”） 1. 在氧化还原反应中，如果两个电对的电极电势相差越大，反应就进行得越快。

× （电极电势为热力学数据，不能由此判断反应速率）

2．由于θ（Cu+/Cu）= +0.52V , θ（I2/ I-）= +0.536V , 故Cu+和I2不能发生氧化还原反应。 × （标态下不反应，改变浓度可反应。）

3．氢的电极电势是零。 × （标准电极电势） 4．FeCl3 ，KMnO4 和H2O2 是常见的氧化剂，当溶液中[H+]增大时，它们的氧化能力都增加。 × （电对电极电势与PH无关的不变化。） 三、填空题

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1. 根据θ(PbO2/PbSO4) >θ(MnO4-/Mn2+) >θ(Sn4+/Sn2+)，可以判断在组成电对的六种物质中，氧化性最强的是 PbO2 ，还原性最强的是 Sn2+ 。

2. 随着溶液的pH值增加，下列电对 Cr2O72-/Cr3+、Cl2/Cl-、MnO4-/MnO42-的值将分别 变大 、 不变 、 不变 。（如何变化）

3. 用电对MnO4-/Mn2+，Cl2/Cl-组成的原电池，其正极反应为： MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O， ，负极反应为 Cl2 +2e = 2 Cl- ，电池的电动势等于 0.15V ，（θ(MnO4-/Mn2+)=1.51V；θ(Cl2/Cl-)=1.36V）

4. 已知：Cr2O72- +1.36 Cr3+ -0.41 Cr2+ -0.86 Cr，则θ(Cr2O72- / Cr2+)= 0.917 V，Cr2+能否发生歧化反应 不能 。 5. 用离子-电子法配平下列氧化还原反应式

（1）Cr2O72－ + Fe2+ → Cr3+ + Fe2+ + H2O (酸性介质)

Cr2O72－ + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O （2）Mn2+ + BiO3－ + H+ → MnO4－ + Bi3+ + H2O 2Mn2+ + 5BiO3－ + 14H+ = 2MnO4－ + 5Bi3+ + 7H2O （3）H2O2 + MnO4－ + H+ → O2 + Mn2+ + H2O 5H2O2 + 2MnO4－ + 6H+ = 5O2 + 2Mn2+ + 8H2O

6. 反应2Fe3+(aq) + Cu(s) =2Fe2++ Cu2+(aq) 与Fe (s) + Cu2+ (aq) =Fe2+(aq)+ Cu (s) 均正向自发进行，在上述所有氧化剂中最强的是 Fe3+，还原剂中最强的是 Fe 。 7. 已知θ（Cu 2+/Cu）=0.337V, K spCu(OH)2,= 2.2×10-20, 则θ（Cu (OH)2/Cu）= -0.24 V

8. 根据标准电极电势表，将Hg2+、Cr2O72－、H2O2、Sn、Zn、Br－中的氧化剂、还原剂由强到弱分别排列成序：（1）氧化剂由强到弱 H2O2> Cr2O72－> Hg2+；

（2）还原剂由强到弱 Zn > Sn > H2O2> Br－ 。 四、计算题

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1. 若下列反应在原电池中正向进行，试写出电池电动势的表示式。

（1）Fe + Cu2+ =Fe2+ + Cu Eθ = φθ+ - φθ- =φθ(Cu2+/Cu) －φθ(Fe2+/Fe) = （2）Cu2+ + Ni =Cu + Ni2+ Eθ = φθ+ - φθ- =φθ(Cu2+/Cu) －φθ(Ni2+/Ni) = 2. 求出下列原电池的电动势，写出电池反应式，并指出正负极。

（1）Pt | Fe2+(1mol·L－1) , Fe3+(0.0001mol·L－1) || I－(0.0001 mol·L－1)，I2(s) | Pt 解：右边为正极：I2 + 2e = 2 I- 左边为负极：Fe3+ +e =Fe2+

E = φ+ - φ- = [φθ(I2/I－) + 0.0592lg1/0.0001] －[φθ(Fe3+/Fe2+)+0.0592 lg0.0001/1] =

电池反应式为 I2 + 2Fe2+ = 2I－+ 2Fe3+

（2）Pt | Fe3+(0.5 mol·L－1)，Fe2+(0.05 mol·L－1) || Mn2+(0.01 mol·L－1)，H+(0.1 mol·L－1)，MnO2（固）| Pt

解：右边为正极：MnO2 + 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O 左边为负极：Fe3+ +e =Fe2+ E = φ+ - φ- = [φθ(MnO2/Mn2+) + 0.0592/2lg(0.14/0.01)]－[φθ(Fe3+/Fe2+)+0.0592

lg0.5/0.05] =0.3406V > 0

电池反应式为 MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O

3. 将铜片插入盛有0.5mol·L－1CuSO4溶液的烧杯中，银片插入盛有0.5mol·L－

1

AgNO3溶液的烧杯中，组成一个原电池。

（1）写出电极反应式和电池反应式； （2）求该电池的电动势。 解：（1）（－）Cu | Cu2+ (0.5 mol·L－1) || Ag+ (0.5 mol·L－1) | Ag（＋）

正极反应 Ag+ + e－ = Ag 负极反应 Cu 2+ +2e－ =Cu

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电池反应式： 2Ag+ + Cu = 2Ag + Cu2+ （2）E = φ(Ag+/Ag)－φ(Cu2+ /Cu)

= {φθ(Ag +/Ag)+0.0592lg[Ag +]}－{φθ(Cu2+ /Cu)－0.0592/2lg[Cu2+]}

= [0.7996+0.0592lg0.5]－[0.3402+ 0.0296lg0.5] = 0.4505V 4. 在pH = 3和pH = 6时，KMnO4是否能氧化I－离子和Br－离子？ 解：在酸性条件下：MnO4－ + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4H2O

[MnO4－]=[ Mn2+]=1 mol·L－1

φ(MnO4－/Mn2+)=φθ(MnO4－/Mn2+)+ 0.0592/5lg[H+]8

pH=3时, φ (MnO4－/Mn2+) =1.51+ 0.0592/5lg(10－3)8 =1.226(V)

既大于φθ(I2/I－)，也大于φθ(Br2/Br－)，所以既能够氧化I－，也能够氧化Br－。 PH=6时φ(MnO4－/Mn2+)=0.942V

此时，φθ(MnO4－/Mn2+)>φθ(I2/I－)，但φ(MnO4－/Mn2+)<φθ(Br2/Br－) ∴ KMnO4能氧化I－，却不能氧化Br－。

5. 已知ө（H3AsO4/H3AsO3）= 0.559V，ө（I2/I－）=0.535V，试计算下列反应：H3AsO3 + I2 + H2O =H3AsO4 + 2I－+ 2H+在298K时的平衡常数。如果pH = 7，反应朝什么方向进行？

解： lgKθ = nEθ/0.0592 = 2× (0.535-0.559) / 0.0592 = - 0.81

∴K = 0.15 由于Eθ<0 ∴此时反应逆向进行 当pH=7时，[H+]=10－7，其它浓度均为1 mol·L－1

E = φ (+)－φ (－) =φθ(I2/I－)－[φθ(H3AsO4/ H3AsO3) + 0.0592/2lg[H+]2

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= 0.535－0.559－0.0592lg(10－7) =0.39V>0 ∴反应正向进行。 6. 已知：Fe2+ + 2e－=Fe φθ =－0.44V Fe3+ + e－= Fe 2+ φθ = +0.771V

该电池反应式为：3Fe2+ = Fe + 2Fe3+

计算该电池的Eө值及电池反应的△rGmө并判断反应能否正向自发进行？ 解： Eθ =φθ(＋)－φθ(－) = -0.44 – 0.771 = - 1.211V < 0 △rGmθ=－nFEθ= －2×985× (－1.211) = 233.69kJ)> 0 ∴反应不能自发进行。

7. 根据下列反应组成电池，写出电池组成式，计算298K时的电动势，并判断反应自发进行的方向。

（1）2Ag(s) + Cu(NO3)2(0.01 mol·L－1) = 2AgNO3(0.1 mol·L－1) + Cu(s) （2）2Cr3+(0.01 mol·L－1) + 2Br－(0.1 mol·L－1) = 2Cr 2+ (1 mol·L－1) + Br2(l) 解： （1）正极：Cu2++2e- = Cu 负极：Ag+ + e- =Ag

E =φ(＋)－φ(－) =[0.34 + 0.0592/2 lg0.01]－[0.7996＋0.0592 lg0.1] =－0.46(V) < 0 故反应逆向自发进行。

(2) 正极：Cr3++e- = Cr2+ 负极：Br2 + 2e- = 2Br-

E =φ(＋)－φ(－) =[-0.41 + 0.0592 lg0.01/1]－[1.087＋0.0592/2 lg1/0.12] =－1.68V< 0

故反应逆向自发进行。

8. 已知[Sn2+] = 0.1000 mol·L－1，[Pb2+] =0.100 mol·L－1 （1）判断下列反应进行的方向 Sn + Pb2+ = Sn2+ + Pb

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（2）计算上述反应的平衡常数K。 解：E =φ(＋)－φ(－)

={φθ(Pb2+/Pb) + 0/0592/2lg[Pb2+]}－{φθ(Sn2+/Sn)＋0.0592/2lg[Sn2+]} = [－0.126 + 0.0592/2lg0.100]－[(－0.136) +0.0592/2 lg0.100 = 0.010V > 0 故反应正向进行。

（2）lgK = nEθ/0.0592 = 2× 0.010 / 0.0592 = 0.34 ∴K = 2.18 9. 已知φθ（Br2/ Br－）＝ 1.065V，φθ（IO3－，H+/I2）= 1.20V （1）写出标准状态下自发进行的电池反应式；

（2）若[Br－] = 0.0001 mol·L－1，而其它条件不变，反应将如何进行？ （3）若调节溶液pH = 4，其它条件不变，反应将如何进行？ 解：（1）φθ(IO3－，H+/I2) > φθ(Br2/Br－) 正极：2IO3－+ 12H+ + 10e－ = I2 + 6H2O

负极：Br2 + 2e－= 2Br-

故电池反应为：2IO3－ + 10Br－ + 12H+ == I2 + 5Br2 + 6H2O

（2）E = φ(＋)－φ(－) = φθ(IO3－，H+/I2) －{φθ(Br2/Br－) + (0.0592/2)lg1/[Br－]2} = 1.20－1.065 + 0.0592lg0.0001 =－0.101V < 0 故反应逆向进行。

（3）E = φ(＋)－φ(－) = {φθ(IO3－，H+/I2) + (0.0592/10)lg[H+]12}－φθ(Br2/Br－) = 1.20－1.065 + (0.0592×12/10)lg10－4 =－0.15(V) < 0

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故反应逆向进行。

10 . 已知锰的元素电势图为：

MnO4-0.56MnO42-2.261.691.231.51Mn2+-1.18MnO20.95Mn3+Mn

（1）求φθ（MnO4/Mn 2+）； （2）确定MnO2可否发生歧化反应？

－

（3）指出哪些物质会发生歧化反应并写出反应方程式。

解：（1）φθ(MnO4－/Mn2＋) = (0.5 +2×2.26 + 0.95 + 1.51)/5 = 1.51(V)

（2）MnO42- 2.26 MnO2 0.95 Mn3-

Eθ=φθ(右)－φθ(左) < 0，MnO2不能歧化成MnO42-和Mn3+

（3）同理，MnO42- 和Mn3+能发生歧化反应。

11. 在298K时，测定下列电池的E = +0.48V，试求溶液的pH值。 （－）Pt，H2(100kPa)|H＋(x mol·L－1)||Cu2+(1 mol·L－1)|Cu（+） 解：正极：Cu2++2e- = Cu 负极：2H+ + 2e- = H2 Cu2+ + H2 == Cu + 2H+

E = φ(＋)－φ(－) = φθ(Cu2+/Cu) －{φθ(H+/H2) + (0.0592/2)lg[H+]2/PH2}

0.48 = φθ(Cu2+/Cu)－φθ(H+/H2)－0.0592lg[H+] = 0.34 – 0.0592lg[H+]

－lg[H+] = 2.36 ∴pH = 2.36

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