内容发布更新时间 : 2024/12/22 21:18:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第四章 电化学基础与金属腐蚀

1）查出下列电对的标准电极电势值，判断各组中哪种物质是最强的氧化剂？哪种物质是最强的还原剂？

?2?? ① MnO4/Mn2?, Fe3?/Fe2?; ② Cr2O7/Cr3?，CrO2/Cr ;

③ Cu2?/Cu，Fe3?/Fe2?，Fe2?/Fe。

?解：① MnO4/Mn2?, Fe3?/Fe2?

??? ?(MnO4/Mn2?) = 1.51 V ; ?(Fe3?/Fe2?) = 0.771

MnO4- (+ H+)是最强的氧化剂，Fe2+是最强的还原剂。

2?? ② Cr2O7/Cr3?，CrO2/Cr

??2?? ?(Cr2O7/Cr3?) = 1.232 V ; ?( CrO2/Cr) = －1.2 V

Cr2O72- (+ H+)是最强的氧化剂，Cr是最强的还原剂。

③ Cu2?/Cu，Fe3?/Fe2?，Fe2?/Fe

??? ?(Cu2?/Cu) = 0.3419 V ; ?(Fe3?/Fe2?) = 0.771 V ; ?(Fe2?/Fe) = －0.447 V

Fe3+是最强的氧化剂，Fe是最强的还原剂。 2）对于下列氧化还原反应：

① 指出哪个物质是氧化剂，哪个物质是还原剂? ② 写出氧化反应以及还原反应的半反应式(需配平)。 ③ 根据这些反应组成原电池，分别写出各原电池表示式。 (a) 2Ag?+ Cu(s) ＝ 2Ag(s) + Cu2? (b) Ni(s) + Sn4?＝ Ni2?+ Sn2? (c) 2I+ 2Fe3?＝I2 + 2Fe2?

－

(d) Pb(s) +2H?+ 2Cl?＝ PbCl2(s) + H2(g) 解: (a) 2Ag?+ Cu(s) ＝ 2Ag(s) + Cu2? Ag?是氧化剂，Cu(s) 是还原剂。

半反应：还原反应 Ag?+ e = Ag 氧化反应 Cu = Cu2?+ 2e? 原电池符号：－) Cu∣Cu2?‖ Ag?∣Ag (+

(b) Ni(s) + Sn4?＝ Ni2?+ Sn2? Sn4?是氧化剂，Ni(s) 是还原剂。

半反应：还原反应 Sn4? + 2e?= Sn2? 氧化反应 Ni(s) = Ni2?+ 2e? 原电池符号：－) Ni∣Ni2?‖ Sn4?, Sn2?∣Pt (+ (c) 2I+ 2Fe3?＝I2 + 2Fe2?

－

Fe3?是氧化剂，I是还原剂。

－

半反应：还原反应 Fe3?+ e?= Fe2? 氧化反应 2I＝I2 + 2e?

－

原电池符号：－) Pt, I2∣I‖ Fe3?, Fe2?∣Pt (+

－

(d) Pb(s) +2H?+ 2Cl?＝ PbCl2(s) + H2(g) H?是氧化剂，Pb(s)是还原剂。 半反应：还原反应 2H?+ 2e?= H2(g)

氧化反应 Pb(s) + 2Cl?＝PbCl2(s) + 2e?

原电池符号：－) Pb, PbCl2∣Cl?‖ H?∣H2，Pt (+

3）根据电对Cu2?/Cu、Fe3?/Fe2?、Fe2?/Fe的标准电极电势值，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。

① Cu2?, Fe2?; ② Fe3?, Fe; ③ Cu2?, Fe; ④ Fe3?, Cu; ⑤ Cu , Fe2?。 解：??(Cu2?/Cu) = 0.3419 V ; ??(Fe3?/Fe2?) = 0.771 V ; ??(Fe2?/Fe) = －0.447 V

(1)，(5)能共存，(2)，(3)，(4)不能共存。

?????理由： 电对之间会发生反应。

氧还4）求下列电极在25℃时的电极反应的电势。 ① 金属铜放在0.50 mol?L-1Cu2+离子溶液中；

② 在上述①的溶液中加入固体Na2S，使溶液中的cs2?= 1.0 mol?L-1 (忽略加入固体引起的溶液体积变化)。

解: ① 电极反应为 Cu2+ + 2e → Cu

?(Cu2?/Cu) =??(Cu2?/Cu) +

0.05917V?lgcCu2?c 2 = 0.3419+

0.05917lg 0.5 20.05917V lgcCuc? 22? = 0.333 0V ② ?(Cu2?/Cu) =??(Cu2?/Cu) +

?-1

∵cs2?= 1.0 mol?L，∴ cCu2?= Ksp(CuS)，则：

?(Cu2?/Cu) =??(Cu2?/Cu) +

0.05917V? lgKsp(CuS) 2 = 0.3419V +

0.05917V lg(6.3×10?36) 2 = －0.6995 V 5）写出下列原电池的电极反应和电池反应

① （－）Ag , AgCl(s)∣Cl?‖ Fe3?, Fe2?∣Pt （＋）;

? ② （－）Pt∣Fe2?, Fe3?‖ MnO4, Mn2?, H?∣Pt （＋）。

解：① 电极反应为：

（－）Ag + Cl?= AgCl(s) + e? （＋）Fe

3?+ e?= Fe2?

3? 电池反应为：Ag + Fe ② 电极反应为：

+ Cl?= AgCl(s) + Fe2?

（－）Fe2?= Fe3?+ e?

???2? （＋）MnO4+ 8H+ 5e= Mn+ 4 H2O

? 电池反应为：MnO4+ 5Fe2?+ 8H?= Mn2?+ 5Fe3?+ 4H2O

6）将下列反应设计成原电池 Sn2?+2 Fe3?＝ 2Fe2?+ Sn4+

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 写出此电池表示式；

④ 计算cSn2?=1.00×10-2 mol?L-1以及解：①E??θθ正θθ??负??氧??θ还=?cFe3??cFe2?10 时，原电池的电动势。

θFe3?/Fe2?θ??Sn4?/Sn2?= 0.771V? 0.151V =0.620 V

θ??nFEθ= －2×96485×0.620 =－119.64 kJ· mol—1 ② ?rGm③ 此电池表示式为：（－）Pt∣Sn2?, Sn4?‖ Fe3?, Fe2?∣Pt （＋）