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1、第四章第四章 电化学与金属腐蚀电化学与金属腐蚀1.1.是非题（对的在括号内填是非题（对的在括号内填“+”“+”号，错的填号，错的填“-”号）号）（1）取两根金属铜棒，将一根插入盛有moldm个浓差原电池。3CuSO4溶液的烧杯中，另一根插入盛有1moldm3CuSO4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（+）2（2）金属铁可以置换Cu，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
2、较强的水膜中才主要发生析氢腐蚀。（+）（5）有下列原电池：若往CdSO4溶液中加入少量Na2S溶液，或往CuSO4溶液中加入少量CuSO45H2O晶体，都会使原电池的电动势变小。（-）2 2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）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：（a）Sn2和Fe3（b）Cr2O72和Sn2（c）Cr3和Sn4（d）Cr2O72和Fe3（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设p(H2)100kPa应为（）（a）0.1moldm3HCl（b）0.1moldm3H
3、Ac0.1moldm3NaAc（c）0.1moldm3HAc（d）0.1mol dm3H3PO4（3）在下列电池反应中（a）5.051027moldm3（b）5.711021moldm3当该原电池的电动势为零时，Cu2的浓度为（）它们中间最强的氧化剂和最强的还原剂是（）b bb bb b（c）7.101014moldm3（d）7.561011moldm3（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 a，b b）（a）阴极（b）阳极（c）任意一个极3 3、填空题填空题（1）有一种含Cl、Br和I的溶液，要使I被氧化，而Cl、Br不被氧化，则在以下常用
4、的氧化剂中应选（d d）为最适宜。（a）KMnO4酸性溶液，（b）K2Cr2O7酸性溶液，（c）氯水，（d）Fe2(SO4)3溶液（2）有下列原电池：()Pt Fe2(1moldm3),Fe3(0.01moldm3)Fe2(1moldm3),Fe3(1moldm3)Pt()该 原电池得负极反应为（Fe2 Fe3e），正极反应为（Fe3e Fe2）。（3）电解含有下列金属离子的盐类水溶液：Li、Na、K、Zn2、Ca2、Ba2、Ag。其中（Zn2、Ag）能被还原成金属单质，（Li、Na、K、Ca2、Ba2）不能被还原成金属单质。4 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（
5、须配平）。（1）Zn Fe2 Zn2 Fe（2）2I 2Fe3 I2 2Fe2（3）Ni Sn4 Ni2 Sn2（4）5Fe28HMnO4 Mn25Fe34H2O解解：（1）负极：Zn(s)Zn2(aq)2e正极：Fe2(aq)2e Fe(s)（2）负极：2I(aq)I2(s)2e正极：Fe3(aq)e Fe2(aq)（3）负极：Ni(s)Ni2(aq)2e正极：Sn4(aq)2e Sn2(aq)（4）负极：Fe2(s)Fe3(aq)e(aq)8H(aq)5e Mn2(aq)4H2O(l)正极：MnO45 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：解：（1）()Zn Zn
6、2Fe2Fe()（2）()Pt I2IFe2,Fe3Pt()（3）()Ni Ni2Sn2,Sn4Pt(),HPt()（4）()Pt Fe2,Fe3Mn2,MnO46 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）Cl成Cl2；（2）Pb成Pb2；（3）Fe2成Fe3再分别选择一种合适的还原剂，能够还原：（a）Fe3成Fe2；（b）Ag成Ag；（c）NO2成NO解：解：合适的氧化剂为：（1）酸化的MnO4；（2）HNO3；（3）Cl2合适的还原剂为：（1）Zn；（2）Sn2；（3）I注：本题答案不单一，同学们可根据原理自行选择。注：本题答案不单一，同学们可根据原理自行选择。7
7、 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）c(Sn2)0.0100mol dm3；c(Pb2)1.00moldm3（2）c(Sn2)1.00moldm3；c(Pb2)0.100moldm3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：解：查教材附录，(Sn2/Sn)0.1375V，(Pb2/Pb)0.1262V（1）当c(Sn2)0.010mol dm3；c(Pb2)1.00moldm3时：故以锡电极做原电池负极，铅电极做正极。原电池图示为：()Sn Sn2(0.0100moldm3)Pb2(1.00moldm3)Pt
8、()正极反应：Pb22e Pb负极反应：Sn Sn2 2e电池总反应式：Pb2 Sn Pb Sn2原电池电动势：E(Pb2/Pb)(Sn2/Sn)=（）V=（2）当c(Sn2)1.00moldm3；c(Pb2)0.100moldm3时：故以铅电极做原电池负极，锡电极做正极。原电池图示为：()Pb Pb2(0.100moldm3)Sn2(1.00moldm3)Sn()正极反应：Sn22e Sn负极反应：Pb Pb22e电池总反应式：Sn2 Pb Sn Pb2原电池电动势：E(Sn2/Sn)(Pb2/Pb)=（）V=8 8、求反应Zn Fe2(aq)Zn2(aq)Fe在是的标准平衡常数。若将过量极
9、细的锌粉加入Fe2溶液中，求平衡时Fe2(aq)浓度对Zn2(aq)浓度的比值。解：解：Zn(s)Fe2(aq)Zn2(aq)Fe(s)=-（）=故ceq(Fe2)/ceq(Zn2)1/K 2.31011，反应进行得相当完全。9 9、将下列反应组成原电池（温度为）：（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c(I)1.0102moldm3以及c(Fe3)c(Fe2)/10时原电池的电动势。解：解：（1）查阅教材附录：(Fe3/Fe2)0.771V；(I2/I)0.5355V。=-=nFE（2）rGm（3）原电池图示：()Pt I2IF
10、e3,Fe2Pt()（4）2c(Fe)/c0.05917VH(aq)离子外，其余1010、当E EpH=，除lg223n c(I)/cc(Fe)/c有关物质均处于标准 条件下，下列反应能否自发进2行试通过计算说明之。(aq)16H(aq)10Cl(aq)5Cl2(g)2Mn2(aq)8H2O(l)组成原电解解：由反应2MnO4池。(aq)8H(aq)5e Mn2(aq)4H2O(l)正极：MnO4负极：2Cl(aq)Cl2(g)2e当 pH=，其他物质均处于标准条件时：/Mn2)(Cl2/Cl)，故该反应不能自发进行该反应不能自发进行。可见(MnO41111、由镍电极与标准氢电极组成原电池。若
11、c(Ni2)0.0100mol dm3时，原电池的电动势为，其中镍为负极，计算镍电极的标准电极电势。解：解：该原电池的图示为：因为E(H/H2)(Ni2/Ni)0.315V所以(Ni2/Ni)00.315V 0.315V又0.05917V2lg c(Ni)/c则n1212、由(Ni2/Ni)0.315V 0.05917Vlg0.0100 0.256V两个氢电极：2(Ni2/Ni)(Ni2/Ni)Pt H2(100kPa)H(0.10moldm3)和Pt H2(100kPa)H(xmoldm3)组成原电池，测得该原电池的电动势为。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
12、多少解：解：依题意，原电池应为：1313、判断下列氧化还原反应进行的方向（25的标准状态下）：（1）Ag Fe2 Ag Fe3（2）2Cr33I27H2O Cr2O726I14H（3）Cu 2FeCl3 CuCl22FeCl2解：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）(Ag/Ag)(Fe3/Fe2)；反应向右进行（正向自发）反应向右进行（正向自发）（2）(Cr2O72/Cr3)(I2/I)；反应向左进行（逆向自发）反应向左进行（逆向自发）（3）(Cu2/Cu)(Fe3/Fe2)；反应向右进行（正向自发）反应向右进行（正向自
13、发）1414、在 pH=时，下列反应能否自发进行试通过计算说明之（除H及OH外，其他物质均处于标准条件下）。（1）Cr2O72(aq)H(aq)Br(aq)Br2(l)Cr3(aq)H2O(l)(aq)H(aq)Cl(aq)Cl2(l)Mn2(aq)H2O(l)（2）MnO4解：解：pH=，其他物质均处于标准条件下：（1）反应Cr2O72(aq)H(aq)Br(aq)Br2(l)Cr3(aq)H2O(l)组成原电池：正极：Cr2O7214H6e 2Cr37H2O负极：2Br Br2 2e2c(Cr O)/cc(H)/c0.05917V272323(Cr2O7/Cr)(Cr2O7/Cr)lg23
14、6c(Cr)/c14因(Cr2O72/Cr3)(Br2/Br)，故正反应不能自发进行正反应不能自发进行。(aq)H(aq)Cl(aq)Cl2(l)Mn2(aq)H2O(l)组成原电池：（2）反应MnO48H5e Mn2 4H2O正极：MnO4负极：2Cl Cl2 2e/Mn2)(Cl2/Cl)，故正反应不能自发进行正反应不能自发进行。因(MnO41515、计算下列反应的标准平衡常数和所组成的原电池的标准电动势。又当等体积的2moldm3Fe3和2moldm3I溶液混合后，会产生什么现象解：解：1Fe3(aq)I(aq)Fe2(aq)I2(s)2=-=当量溶液等体积混合后，离子浓度均变为1mol
15、dm3，据上述计算，E 0，反应正反应正向进行，溶液由浅黄色转变为棕黄色，并（或）由紫黑色碘沉淀析出向进行，溶液由浅黄色转变为棕黄色，并（或）由紫黑色碘沉淀析出。1616、由标准钴电极(Co2/Co)与标准氯电极组成原电池，测得其电动势为，此时钴电极为负极。已知(Cl2/Cl)1.36V，问：（1）标准钴电极的电极电势为多少（不查表）（2）此电池反应的方向如何（3）当氯气的压力增大或减小时，原电池的电动势将发生怎样的变化（4）当Co2的浓度降低到0.010moldm3，原电池的电动势将如何变化数值是多少解：解：（1）依据题意，钴电极为负极，氯电极为正极：（2）原电池反应为：Co Cl2 Co2
16、 2Cl（3）p(Cl2)/pRT(Cl2/Cl)(Cl2/Cl)lnnFc(Cl)/c2当当p(Cl2)增大时，增大时，(Cl2/Cl)增大，原电池电动势增大，原电池电动势 E E 值增大；当值增大；当p(Cl2)减小时，减小时，(Cl2/Cl)减小，原电池电动势减小，原电池电动势 E E 值减小。值减小。(4)当Co2的浓度为0.010moldm3时，原电池的电动势增加了电动势增加了。1717、从标准电极电势值分析下列反应向哪个方向进行实验室中是根据什么原理，采取什么措施，利用上述反应制备氯气的解解：根据教材附录数据可知，(MnO2/Mn2)1.224V，(Cl2/Cl)1.358V。(M
17、nO2/Mn2)(Cl2/Cl)，故在标准状态下，反应向左进行（正向非自发）。然而MnO2的 氧 化 性 受 介 质 酸 度 的 影 响 较 大。从MnO2/Mn2电 极 的 半 反 应 式：MnO2(s)4H(aq)2e Mn2(aq)2H2O可得出H浓度对其电极电势的影响为：即值随H浓度的增大而增大，所以实验室用4c(H)/cRT22lg浓盐酸(MnO2/Mn)(MnO2/Mn)（如12moldm3）与2nFc(Mn)/c MnO2在加热条件下反应以增加MnO2的氧化性；与此同时，c(Cl)的增加及加热使p(Cl2)降低，均使(Cl2/Cl)减小，增加了Cl的还原性，使(MnO2/Mn2)
18、(Cl2/Cl)，反应正向进行。此外，加热还可使反应速率增加。1818、用图示表示下列反应可能组成的原电池，并利用标准电极电势数据计算反应的标准平衡常数。解解：原电池图示为：1919、为什么Cu在水溶液中不稳定，容易发生歧化反应25时歧化反应的rGm和K分别是多少（提示：铜的歧化反应为2Cu(aq)Cu2(aq)Cu(s)）解解：歧化反应：2Cu(aq)Cu2(aq)Cu(s)查教材附录可知，(Cu/Cu)0.521V，而(Cu2/Cu)可利用(Cu/Cu)与(Cu2/Cu)0.3419V通过计算而得：(Cu2/Cu)(Cu2/Cu)所以E =0可见，Cu在水溶液中不稳定，容易发生歧化反应。2
19、020、用两级反应表示下列物质的主要电解产物。（1）电解NiSO4溶液，阳极用镍，阴极用铁；（2）电解熔融MgCl2，阳极用石墨，阴极用铁；（3）电解KOH，两级都用铂。解解：（1）阳极：Ni(s)Ni2(aq)2e阴极：Ni2(aq)2e Ni(s)（2）阳极：2Cl(aq)Cl2(g)2e阴极：Mg22e Mg(s)（3）阳极：4OH(aq)2H2O(l)O2(g)4e阴极：2H2O(l)2e 2OH(aq)H2(g)2121、电解镍盐溶液，其中c(Ni2)0.10moldm3。如果在阴极上只要Ni析出，而不析出氢气，计算溶液的最小 pH 值（设氢气在Ni上的超电势为）。解解：电解镍盐溶液
20、时，阴极可能发生的反应为：镍的析出电势：氢的析出电势：(H/H)(H/H)0.05917lgc(H)/c2(阴)222为使氢气不析出，需 满足(Ni2/Ni)(H/H2)，即：则c(H)0.044moldm3溶液的最小最小 pHpH 值为值为。2222、分别写出铁在微酸性水膜中，与铁完全浸没在稀硫酸（1moldm3）中发生腐蚀的两级反应式。解解：铁在微酸性水膜中发生吸氧腐蚀，电极反应为：阳极：Fe(s)Fe2(aq)2e阴极：O2(g)2H2O(l)4e 4OH(aq)铁浸没在稀硫酸发生析氢腐蚀，电极反应为：阳极：Fe(s)Fe2(aq)2e阴极：2H(aq)2e H2(g)2323、已知下列
21、两个电池的标准电极电势如下：Ag(aq)e Ag(s)；(Ag/Ag)0.7990VAgBr(s)e Ag(s)Br(aq)；(AgBr/Ag)0.0730V试从 值及能斯特方程，计算AgBr的溶度积。解解：若将两电极组成原电池：电池总反应式为Ag(aq)Br(aq)AgBr(s)设反应的平衡常数为：而n(Ag/Ag)(AgBr/Ag)nE12lgK K1.9100.05917V0.05917VKs(AgBr)5.21013；2424、银不能溶于1.0moldm3的HCl溶液，却可以溶于1.0moldm3的HI溶液，试通过计算说明之。（提示：溶解反应为：2Ag(s)2H(aq)2I(aq)2A
22、gI(s)H2(g)，可从(Ag/Ag)及Ks(AgI)，求出(AgI/Ag)，再判别）解解：设计原电池：该原电池总反应式为：Ag(aq)Cl(aq)AgCl(s)，反应的平衡常数为又n(Ag/Ag)(AgCl/Ag)nElgK 同理，设计另一原电池：0.05917V0.05917V银在盐酸中的溶解反应为：因为(H/H2)(AgCl/Ag)，所以银不溶于1.0moldm3的HCl溶液。银在HI中的溶解反应为：因为(H/H2)(AgI/Ag)，所以银能溶于1.0moldm3的HI溶液。2525、氢气在锌电极上的超电势与电极上通过的电流密度j的关系为：在 298K 时，用Zn做阴极，惰性物质做阳极，电解液浓度为0.1mol kg1的ZnSO4溶液，设pH 为。若要使H2(g)不与Zn同时析出，应控制电流密度在什么范围内（提示：注意分析超电势使氢电极电势增大还是减小）解解：Zn作阴极，电解液浓度为0.1mol kg1(0.1mol dm3)的ZnSO4溶液，阴极可能发生的反应为：锌的析出电势：氢气的析出电势p(H)p2：为使氢气不与Zn同时析出，即Zn析出，氢气不析出，则要求：则(阴)0.3772V由0.72V 0.116V lg j 0.3772V解得j 1.1103Acm2