大學(xué)化學(xué)課后習(xí)題答案第四章

1、第四章電化學(xué)與金屬腐蝕1. 是非題 ( 對(duì)的在括號(hào)內(nèi)填“ +”，錯(cuò)的填“ - ”號(hào) )(1) 取兩根銅棒，將一根插入盛有 0.1mol dm-3 CuSO4 溶液的燒杯中，另一根插入盛有 1moldm-3 CuSO4 溶液的燒杯中，并用鹽橋?qū)芍粺械娜芤哼B結(jié)起來(lái)，可以組成一個(gè)濃差原電池。 ( )(2) 金屬鐵可以置換 Cu2+，因此三氯化鐵不能與金屬銅反應(yīng)。 ( )(3) 電動(dòng)勢(shì) E(或電極電勢(shì) ) 的數(shù)值與反應(yīng)式 ( 或半反應(yīng)式 ) 的寫(xiě)法無(wú)關(guān)，而標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K的數(shù)據(jù)，隨反應(yīng)式的寫(xiě)法 ( 即化學(xué)計(jì)量數(shù)不同 )而變。 ( )(4) 鋼鐵在大氣的中性或弱酸性水膜中主要發(fā)生吸氧腐蝕，只有在酸

2、性較強(qiáng)的水膜中才主要發(fā)生析氫腐蝕。 ( )(5) 有下列原電池(-)Cd|CdSO 4(1.0mol dm-3 )|CuSO 4(1.0mol dm-3 )|Cu(+)若往 CdSO4 溶液中加入少量 Na2S 溶液，或往 CuSO4 溶液中加入少量CuSO45H2O晶體，都會(huì)使原電池的電動(dòng)勢(shì)變小。( )解：（ 1）+；（ 2）；（ 3）+；（ 4）+；（ 5）。2. 選擇題 ( 將所有正確答案的標(biāo)號(hào)填入空格內(nèi) )(1) 在標(biāo)準(zhǔn)條件下，下列反應(yīng)均向正方向進(jìn)行：2 72 -2+3+3+2Cr O+6Fe +14H=2Cr +6Fe +7HO2Fe3+Sn2+=2Fe2+Sn4+它們中間最強(qiáng)的氧化

3、劑和最強(qiáng)的還原劑是_。(a)Sn 2+和Fe3+(b)Cr2O72 - 和Sn2+(c)Cr 3+和Sn4+(d)Cr2O72 -和Fe3+(2) 有一個(gè)原電池由兩個(gè)氫電極組成，其中有一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)氫電極，為了得到最大的電動(dòng)勢(shì)，另一個(gè)電極浸入的酸性溶液 設(shè)p(H2)=100kPa應(yīng)為-3(b)0.1mol-3-1(a )0.1mol dm HCldm HAc+0.1molL NaAc-3(d)0.1mol-3(c)0.1mol dm Hacdm H3PO4(3) 在下列電池反應(yīng)中2+2+(1.0mol-3Ni(s)+Cu (aq)Nidm )+Cu(s)當(dāng)該原電池的電動(dòng)勢(shì)為零時(shí)，Cu2+濃度為(a

4、)5.05 10-27 moldm-3(b)5.71 10-21 moldm-3(c)7.10 10-14 moldm-3(d)7.56 10-11 moldm-3(4) 電鍍工藝是將欲鍍零件作為電解池的（）；陽(yáng)極氧化是將需處理的部件作為電解池的（）。(a) 陰極 (b) 陽(yáng)極 (c) 任意一個(gè)極解：（ 1）b；（ 2）b；（ 3）b；（ 4）a，b。3. 填空題(1) 有一種含 Cl - 、Br- 和I- 的溶液，要使 I - 被氧化而 Cl - 、Br- 不被氧化，則在常用的氧化劑(a)KMnO4 酸性溶液，(b)K 2Cr2O7 酸性溶液，(c) 氯水和 (d)Fe 2(SO4) 3 溶

5、液中應(yīng)選（）為最適宜。(2) 有下列原電池2+-33+-3)|Fe2+-3)，(-)pt|Fe (1mol d m ) Fe(0.01mol dm(1mol dmFe3+(1mol dm-3 )|Pt(+)該原電池的負(fù)極反應(yīng)為（） ， 正極反應(yīng)為（）。(3) 電解含有下列金屬離子的鹽類水溶液： Li +、Na+、K+、Zn2+、Ca2+、Ba2+、Ag+。（）能被還原成金屬單質(zhì)；（）不能被還原成金屬單質(zhì) 解：（ 1）d（2）Fe2+= Fe 3+ e-;Fe3+ e-= Fe 2+（ 3）Zn2+、 Ag+；Li +、Na+、K+、Ca2+、Ba2+4. 寫(xiě)出下列化學(xué)方程式的氧化反應(yīng)及還原反應(yīng)

6、的半反應(yīng)式 ( 須配平 ) 。(1)Zn+Fe 2+=Zn2+Fe(2)2I - +2Fe3+=I 2+2Fe2+(3)Ni+Sn 4+=Ni 2+Sn2+(4)5Fe 2+8H+MnO4- =Mn2+5Fe3+4H2O解：（ 1）負(fù)極 Zn(s)= Zn 2+(aq)+2 e-正極 Fe 2+(aq)+2 e-= Fe(s)(2)負(fù)極 2I- (aq) = I2(s) +2 e-正極 Fe3+(aq)+ e-= Fe2+(aq)(3)負(fù)極 Ni(s)= Ni 2+(aq)+2 e-正極 Sn4+(aq)+2 e-= Sn2+(aq)(4)負(fù)極 Fe2+(aq) = Fe3+(aq)+ e-正

7、極 MnO4-+2+(aq) +4H O(l)(aq)+ 8H (aq) + 5e-= Mn25. 將上題各氧化還原反應(yīng)組成原電池，分別用圖式表示各原電池。解： (1) (-)Zn|Zn2+| Fe 2+ | Fe (+)(2)(-)Pt| I2| I - |Fe2+,Fe3+|Pt(+)(3)(-)Ni | Ni2+| Sn2+, Sn 4+|Pt(+)(4)(-)Pt| Fe2+,Fe 3+| Mn 2+, MnO 4- , H +|Pt(+)6. 參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表，分別選擇一種合適的氧化劑，能夠氧化：(1)Cl-成 Cl 2；(2)Pb 成Pb2+；(3)Fe 2+成Fe3+。再分別選

8、擇一種合適的還原劑，能夠還原： (a)Fe 2+成Fe；(b)Ag +成Ag；(c)NO 2- 成NO。解：合適的氧化劑為(1) 酸化的 MnO4- (2) HNO3（3）Cl 2合適的還原劑為（ 1）Zn （2）Sn2+ （3）I - 本題非唯一答案，凡合理的其他答案均可。7. 將錫和鉛的金屬片分別插入含有該金屬離子的溶液中并組成原電池( 用圖式表示，要注明濃度 ) 。(1)c(Sn 2+)=0.0100mol dm-3 ，c(Pb2+)=1.00mol dm-3 ；2+-32+-3。(2)c(Sn )=1.00moldm，c(Pb )=0.100moldm分別計(jì)算原電池的電動(dòng)勢(shì)，寫(xiě)出原電池

9、的兩電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)式。解：查閱教材附錄 10可知：(Sn2/ Sn)(Sn2/ Sn)0.05917V lg c(Sn2) / c n- 0.138V0.05917V lg 0.01000.197V2( Pb2/ Pb)(Pb2/ Pb)0.1262V(Sn2 / Sn)- 0.138V(Pb2 /Pb)- 0.126V(1) 當(dāng)(1)c(Sn2+)=0.0100mol dm-3 ，c(Pb2+)=1.00mol dm-3 時(shí)：故以錫電極作原電池負(fù)極，鉛電極作正極。2+-32+-3原電池圖式為：(-)Sn| Sn (0.0100 mol dm ) |Pb (1.00 mol dm )|

10、Pb(+)正極反應(yīng)： Pb2+2 e-= Pb負(fù)極反應(yīng)： Sn+2 e-= Sn 2+ +2 e-電池總反應(yīng)： Pb2+ Sn= Pb+ Sn 2+原電池電動(dòng)勢(shì)： E=_( Pb2 / Pb) (Sn2 / Sn)= 0.1262V （ 0.197V ）=0.071V(2) 當(dāng)c(Sn2+-3，c(Pb2+-3時(shí)：)=1.00mol dm)=0.100moldm(Sn2 / Sn) =(Sn2 / Sn) = 0.1375V( Pb2 / Pb) =( Pb 2/ Pb)0.05917V lg c( Pb2 ) / c n=-0.1262V0.05917Vlg 0.1002= 0.156V此時(shí)

11、以鉛電極為原電池負(fù)極，錫電極為正極。2+-32+-3原電池圖式為：(-)Pb| Pb (0.100 mol dm ) |Sn(1.00 mol dm )| Sn (+)正極反應(yīng)： Sn 2+ +2 e-= Sn負(fù)極反應(yīng)： Pb= Pb2+2 e-電池總反應(yīng)： Pb+ Sn 2+ = Pb 2+ Sn原電池電動(dòng)勢(shì)： E=_=(Sn2 / Sn) ( Pb2 / Pb)= 0.1375V （ 0.156V ）=0.019V8. 求反應(yīng) Zn+Fe2+(aq)=Zn 2+(aq)+Fe 在298.15K 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。 若將過(guò)量極細(xì)的鋅粉加入 Fe2+溶液中，求平衡時(shí) Fe2+(aq) 濃度對(duì)

12、Zn2+(aq)濃度的比值？解： Zn+Fe2+(aq)=Zn 2+(aq)+FeE=_ =(Fe2 / Fe) (Zn 2 / Zn)= 0.447V（ 7618V）=0.315VlgK =nE0.05917Veq2K = c(Zn) c=20.315V/0.05917V=10.6=4.4 1010故 ceq (Fe 2 ) ceq (Zn2 ) =2.3 1011，反應(yīng)進(jìn)行得相當(dāng)完全。9. 將下列反應(yīng)組成原電池 ( 溫度為 298.15K) ：2I - (aq)+2Fe 3+(aq)=I 2(s)+2Fe 2+(aq)(1) 計(jì)算原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)；(2) 計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變；

13、(3) 用圖式表示原電池；-)=1.0 10-2-33+2+)/10時(shí)，原電(4) 計(jì)算 c(Imoldm以及 c(Fe )=c(Fe池的電動(dòng)勢(shì)。解：（ 1）查閱教材附錄 10可知：(Fe3 / Fe2 ) =0.771V,(I 2 / I - ) =0.5355 VE =_ =(Fe3 / Fe2) (I 2 / I- ) =0.771 V 0.5355 V=0.236 V（2）-10.236V= 45.5rGm （298K）=nF E =296485 C.molkJ.mol -1(3) 原電池圖式： (-)Pt| I2| I- |Fe3+,Fe 2+|Pt(+)0.05917V c(Fe2

14、) / c2（4）E= E lg) / c 2nc(I ) / c 2 c(Fe3=0.236Vlg10 2/(1.0 10 2) 2=0.058V10. 當(dāng)pH=5.00，除H+(aq) 離子外，其余有關(guān)物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)條件下時(shí)，下列反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明之。2MnO4- (aq)+16H+(aq)+10Cl - =5Cl2(g)+5Mn2+(aq)+8H 2O(1)解：由反應(yīng) 2MnO4- (aq)+16H+(aq)+10Cl - =5Cl2(g)+5Mn2+(aq)+8H 2O(1) 組成原電池正極： MnO4- (aq)+ 8H +(aq) + 5e-= Mn2+(aq) +4

15、H 2O(l)負(fù)極： 2Cl- (aq) = Cl 2(g) + 2e-當(dāng)pH=5.00，其他有關(guān)物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)：(MnO 4 / Mn 2+ )=(MnO 4 / Mn 2+ )0.05917V c(MnO 4 ) / c c(H ) / c 85lgc(Mn 2 ) / c =1.507V=1.033V0.05917Vlg(10 5 )8511. 由鎳電極和標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池。若c(Ni 2+)=0.0100mol dm-3時(shí)，原電池的電動(dòng)勢(shì)為 0.315V，其中鎳為負(fù)極， 計(jì)算鎳電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。- Ni 2=0.315解： E= H=0- Ni 2 -(0.059/2)lgC

16、Ni2+H 2NiNi所以 Ni 2=-0.315-（0.059/2 ）lg0.01=-0.315+0.059=-0.256(V)Ni12. 由兩個(gè)氫電極 H2(101.325kPa)|H +(0.10mol dm-3 )|Pt 和H(101.325kPa)|H+-3(xmol dm )|Pt 組成原電池，測(cè)得該原電池的電2動(dòng)勢(shì)為 0.016V。若后一電極作為該原電池的正極，問(wèn)組成該電極的溶液中 H+的濃度 x值為多少？解： E (00.059C H2(00.059 lg( 0.1)2)0.016Hlg) -HH 22PH 2H 22E=0.059 lg C20.0590.0162Hlg CH

17、2C20.19mol dm 31.46H+ =0.035CH13. 判斷下列氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向 ( 設(shè)離子濃度均為 1moldm-3 ) ：(1)Ag +Fe2+ Ag +Fe3+3+2 -+6I-+(2)2Cr +3I +7HO Cr O+14H2227(3)Cu+2FeCl 3 CuCl 2+2FeCl2解（1）Ag- + Fe 2+Ag + Fe 3+Ag=0.799(V)Fe3=0.77(V)AgFe 2E=0.799-0.77=0.0220正向3+2-+6I-+（2）2Cr +3I 2+7 H2OCr2O7+14H2O2=1.33(V)I2 =0.54(V)CrCr3IE=0.5

18、4-1.33=-0.790正向14. 在pH=4.0 時(shí)，下列反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明之( 除H+-及OH外，其他物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)條件下) 。(1)Cr 2O72 - (aq)+H + (aq)+Br - (aq) Br2(l)+Cr 3+(aq)+H 2O(l)(2)MnO 4- (aq)+H +(aq)+Cl - (aq) Cl 2(g)+Mn2+(aq)+H 2O(l)解： pH=4.0及其他物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)條件下：2 -(aq)+H+(aq)+Br-(aq) Br2(l)+Cr3+（1）反應(yīng) Cr2O7(aq)+H 2O(l)組成原電池：正極： Cr2O72 - +H+ 6e-=

19、Cr 3+H2O負(fù)極： Br- = Br 2+ 2e-2/ Cr3) =2/ Cr30.05917V c(Cr2 O72 ) / c c(H ) / c 14(Cr2O7(Cr2O 7)lgc(Cr 3) / c 26=1.232V=0.680V0.05917Vlg(10 4 )146(Br 2 / Br ) =(Br 2 / Br ) =1.066V因(Cr2 O72/ Cr 3 ) (Br 2 / Br ) ，故正反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。（ 2）反應(yīng)MnO4- (aq)+H +(aq)+Cl - (aq) Cl 2(g)+Mn2+(aq)+H 2O(l)組成原電池：正極： MnO4- (aq)+

20、 8H +(aq) + 5e-= Mn2+(aq) +4H 2O(l)負(fù)極： 2Cl- (aq) = Cl 2(g) + 2e-(MnO 4/ Mn 2+ ) =(MnO 4/ Mn 2+ )0.05917V lg c(MnO 4 ) / c c(H) / c 85c(Mn 2 ) / c=1.507V0.05917V lg(10 4 )85=1.128 V(Cl 2 / Cl) = (Cl 2/ Cl ) =1.358 V因 (MnO 4 / Mn 2+ ) 0，反應(yīng)正向進(jìn)行，溶液由淺黃色轉(zhuǎn)變?yōu)樽攸S色，并（或）有紫黑色碘沉淀析出。16. 由標(biāo)準(zhǔn)鈷電極 (Co2+和Co 組成 ) 與標(biāo)準(zhǔn)氯電極

21、組成原電池， 測(cè)得其電動(dòng)勢(shì)為 1.64V，此時(shí)鈷電極為負(fù)極。已知jq (Cl2/Cl- )=1.36V ，問(wèn)：(1) 標(biāo)準(zhǔn)鈷電極的電極電勢(shì)為多少 ( 不查表 ) ？(2) 此電池反應(yīng)的方向如何？(3) 當(dāng)氯氣的壓力增大或減小時(shí)，原電池的電動(dòng)勢(shì)將發(fā)生怎樣的變化？(4) 當(dāng)Co2+的濃度降低到 0.010mol dm-3 時(shí)，原電池的電動(dòng)勢(shì)將如何變化？數(shù)值是多少？解：（ 1）依題意鈷電極為負(fù)極，氯電極為正極：E =_ =(Cl 2 / Cl) (Co 2+ / Co )1.64V=1.36V(Co2+ / Co )(Co 2+ / Co ) =0.28V(2) 原電池反應(yīng)為：Co+ Cl 2= C

22、o2+2Cl-（3） (Cl 2 / Cl) = (Co2+ / Co )RT lnp(Cl 2 ) / p2nF c(Cl ) / c當(dāng)p(Cl 2) 增大時(shí)， (Cl 2/ Cl ) 增大，原電池電動(dòng)勢(shì) E值增大；當(dāng) p(Cl 2)減小時(shí)， (Cl 2/ Cl ) 減小，原電池電動(dòng)勢(shì) E減小。2+)=0.010-3（4）當(dāng) c(Comoldm 時(shí)(Co 2+ / Co ) = (Co 2+ / Co )0.05917V lg c(Co2 ) / c = 0.28V20.05917V lg 0.010 2= 0.34VE=(Cl 2 / Cl) (Co2+ / Co ) =1.36V( 0.

23、34V)=1.70V17. 從標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值分析下列反應(yīng)向哪一方向進(jìn)行？MnO2(s)+2Cl - (aq)+4H +(aq)=Mn2+(aq)+Cl 2(g)+2H 2O(l)實(shí)驗(yàn)室中是根據(jù)什么原理，采取什么措施，利用上述反應(yīng)制備氯氣的？解：查閱教材附錄10可知：(MnO2 / Mn 2+ )=1.244V，(Cl 2 / Cl)=1.358V。(MnO 2 / Mn) (Cl 2 / Cl ) ，反應(yīng)正向進(jìn)行。此外，加熱可以使反應(yīng)速率增加。18. 用圖式表示下列反應(yīng)可能組成的原電池，并計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。 Cu(s)+2Fe3+(aq) Cu 2+(aq)+2Fe 2+(aq)解：原電

24、池圖式為：(-)Cu| Cu2+|Fe 2+,Fe 3+|Pt(+)lgK =nE=n(Fe3/ Fe2) (Cu 2/ Cu)/0.05917V=2 (0.770.05917V10.341)V/0.05917V=14.5K =3101419. 為什么 Cu+在水溶液中不穩(wěn)定，容易發(fā)生歧化反應(yīng)？25C時(shí)歧化+反應(yīng)的 rGm和K 分別是多少？ 提示：銅的歧化反應(yīng)為 2 Cu （aq）= Cu2+（aq）+ Cu（s）解：歧化反應(yīng) 2 Cu +（aq）= Cu2+（aq）+ Cu（s）查閱教材附錄 10可知：( Cu/ Cu) =0.521V 而(Cu 2/ Cu ) 得利用( Cu/ Cu )

25、與(Cu 2 / Cu ) = 0.3419V ，通過(guò)計(jì)算而得：(Cu 2/ Cu ) = 2 0.3419 0.521 V=0.163 V1所以E =_ =(Cu/ Cu ) (Cu 2 / Cu) =0.521V0.163V=0.358V0可見(jiàn)， Cu+在水溶液中是不穩(wěn)定的，容易發(fā)生歧化反應(yīng)。-10.358V=34.5 kJmol-1G = nFE =196485C molr mlgK =nE= 1 0.356V =6.050.05917V0.05917 VK =1.12 10620. 用兩極反應(yīng)表示下列物質(zhì)的主要電解產(chǎn)物。(1) 電解 NiSO4 溶液，陽(yáng)極用鎳，陰極用鐵；(2) 電解熔

26、融 MgCl2，陽(yáng)極用石墨，陰極用鐵；(3) 電解 KOH溶液，兩極都用鉑。解：（ 1）陽(yáng)極： Ni （s）= Ni 2+（aq）+2e-陰極： Ni 2+（aq）+2e- = Ni （ s）(2)陽(yáng)極： 2Cl-(aq) = Cl (g) + 2e-22+-陰極： Mg +2e = Mg（s）-2(g) +2e-（3）陽(yáng)極： 4OH（aq）=2HO(l)+O陰極： 2HO(l) +2e-=2OH（ aq）+H2(g)*21. 電解鎳鹽溶液，其中 c(Ni 2+)=0.10mol dm-3 。如果在陰極上只要Ni析出，而不析出氫氣，計(jì)算溶液的最小pH 值( 設(shè)氫氣在 Ni 上的超電勢(shì)為 0.2

27、1V) 。解：電解鎳鹽溶液時(shí)，陰極可能發(fā)生的反應(yīng)為：Ni 2+（aq）+2e- = Ni （s）H+2e- =H2鎳的析出電勢(shì)：( Ni 2/ Ni ) =( Ni 2/ Ni ) + 0.05917V lgc(Ni 2 ) c2=0.257V+ 0.05917V lg0.102=0.29V氫的析出電勢(shì) p(H2)= P :(H / H 2 ) =(H / H 2 ) + 0.05917V lgc(H ) c 2( 陰)2=0.05917V lgc(H ) c 2 0.21V2=0.05917V lgc(H+) 0.21V為使氫氣不斷析出，需滿足( Ni 2 / Ni ) (H / H 2 )

28、即： 0.29V0.05917V lgc(H+) 0.21V+-3則： c(H ) 0.044moldmpH=lgc(H+)/ c lg0.044=1.36溶液的最小 pH為1.3622. 分別寫(xiě)出鐵在微酸性水膜中， 與鐵完全浸沒(méi)在稀硫酸 (1mol dm-3 )中發(fā)生腐蝕的兩極反應(yīng)式。解：鐵在微酸性水膜中發(fā)生吸氧腐蝕，電極反應(yīng)為：陽(yáng)極： Fe（s）= Fe 2+(aq)+ 2e-陰極：2H2O(l)+O 2 (g) +4e-=4OH（aq）鐵浸沒(méi)在稀硫酸中發(fā)生析氫腐蝕，電極反應(yīng)為：陽(yáng)極： Fe（s）= Fe 2+(aq)+ 2e-陰極： 2H+(aq)+2e - =H2(g)*23. 已知下

29、列兩個(gè)電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)如下：Ag+(aq)+e- =Ag(s); (Ag +/Ag)=0.7996VAgBr(s)+e- =Ag(s)+Br-(aq); ( (AgBr/Ag)=0.0730V試從 值及能斯特方程式，計(jì)算 AgBr 的溶度積。解：若將兩電極組成原電池：(-)Ag| Ag Br(s) | Br- (aq) | Ag+(aq) | Ag (+)電池總反應(yīng)式為Ag+(aq)+ Br-(aq)= AgBr(s)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K =1/ ceq(Ag+)/ c ceq(Br-)/c =1/ K s(AgBr)而lgK =nE= nAg / Ag( AgBr / Ag )0.05917V0.05917V=1(0.7996 0.0730)V/0.05917V=12.28K =1.9 1012Ks(AgBr)=5.2 10-13*23. 銀不能溶于