@秦山手争花 省级精品课程申报 电极电位 1.什么叫元素氧化值？求K,Cr0和NaS,O(连四硫酸钠)中Cr和S元素的氧化值。 解：元素的氧化值是该元素一个原子的荷电数，这种荷电数是将成健电子指定给电负性较大的原子而求 得的。 设在K,CrO,中Cr的氧化值为x,则 2×1+2x+7X(-2)=0x=+6 设S在Na,S,O中的氧化值为，则 2×1+4y+6X(-2)=0y=+2.5 2.配平硫酸存在下的氧化还原反应方程式：MnO:+H,02一一Mn2”+O2. 解：拆成两个半反应，并配平： Mn0,+8r.5e=Mn2++4H,0 H,02+2e=02+2H 使电子得失相等，合并两个半反应： 2Mn0:+5H,02+6H=2Mn2+502+8H,0 补入K*、S02高子得： 2KMn04+3H,S04+5H,02=2MnS04+KS04+502+8H,0 3.298.15K,酸性条件下，将含有Cr、Br、『三种离子的混合溶液中的T氧化生成12又 不使Br、Cr氧化，在常用的氧化剂Fez(SO和KMnO:中选择哪一种能符合上述要求？ 解：查标准电极电位表，并排列次序得： 9(2/-0.5353V g(Fe3+/Fe2=0.771V p(Br/Br)=1.066V g(C/CD=1.358V pMn04/Mn2+)=1.507V 从这些数值可看出MnO可将Cr、Br、『分别氧化成Cz、Br2、z,其氧化能力太强， 故不符合题意要求。而pFe3*Fe2比p/们大，且小于pBr,/Br和p(C/C。因此， 1
@本山华花 Medieal Universit 省级精品课程申报 FCz(SOs可将I氧化成2，反应为： 2Fe3++2r=2fe2+2 而不致把Br、CT也氧化，故应选择Fez(SO 4.利用热力学函数计算p(亿n2*Zn)的值。 解：利用-d,Gm°=nFE°，将电对Zn2+Zn与HH,组成原电池。电池反应为： Zn2+H2=Zn+2H" 查表得各物质的4Gm9 Zn2 H2 Zn H' 4Gm°1 kJ-mor-1470 00 d.Gme =147 kJ-mor =-0.762(V) E°-p°（正极）-g(负极)=g°(Zm2*/亿n)-g(H/H)=-0.762( ∴.g(Zn2+Zn)=-0.762V 5.将氧化还原反应2Mn0+10Cr+16H=2Mn2+5Ch21+8H,0 拆成两个半电池反应，并写出电极组成和电池组成式。 解：①将氧化还原反应拆成两个半反应 正极Mn04+8r+5e一一Mm2+4H,0 负极2Cr一Ch1+2e ②电极组成 正极f,Mn,MnO,|Pt 负极CrIC(g,Pt ③电池组成式 (Pt,Ck(p)I Cr(c:)Il H'(c2).Mn2(ca).MnOa(ca)I Pt (+ 6.同种金属及其盐溶液能否组成原电池？若能组成，盐溶液的浓度必须具备什么条件？ 答：同种金属及其盐溶液也能组成原电池。但组成原电池的两个半电池中金属离子浓度必 须不同，正极盐溶液的浓度大于负极盐溶液的浓度
@奉山压学花 省级精品课程申报 7.当1OH1=0.010mol·L',02分压为100kPa时，氧电极的电极电位是多少？与其标准状态的电极电 位比较说明什么？(02+2H,0+4e=40r,9(0/0H=0.40V) 答：n0m=g+00592Y Po: 4 O行=52V.因为p>92,降低1o.0值升高，说 明降低电对中还原型物质会使口值升高，还原型物质还原能力降低，氧化型物质氧化能力增强。 8.己知标准电极电位中(Sm2*/Sn)=-0.1375V,中(Fe3/Fe2=0.771V,中(Hg2*/Hg25=0.920V,中 (Br,/Br=1.066V,从理论上判断下列反应自发进行的是那些？ ()）2Fe2+2Hg2*=2Fe++Hg2 (2)Sn+Br2=2Br+Sn2 (3)2Br+Sn2*=Br2+Sn (4)2Fe2*+Br2=2Fe*+2Br (5)Br2+Hga2*=2Hg2*+2Br 解：在标准态下只要氧化剂的电极电位大于还原剂的电极电位，从理论上就可判断反应正 向发生。因而()、(2)、（④、（⑤的反应均可正向自发。 9.计算下列反应的电池电动势，并写出其电池组成式。 2Ag+Cu2*(0.1molL、→2Ag'(0.1moL+Cu 解：查表已知p(Ag1Ag)=0.7996Vp(Cu2*/Cu)=0.3419V 代入能斯特方程式 9Age=0°AeN+0.05921g[Ag*]=0.7996+0.0592lg0.1=0.7404( Prm=p。+0592ie0u2]-0.3419-005922=0323 2 电池电动势为： E=0.7404V-0.3123V=0.4281V 电池组成式为： ()Cul Cu2(0.1 molL)I Ag'(0.1 molL)Ag(+) 10.判断下列反应的方向，并计算其组成原电池的电动势。 2Cr(0.1 mol-L)+2Br(0.1 mol-L)=2Cr2*(1.0 mol-L)+Br2(I) 解：查表已知p(Cr/C2=-0.407Vp(Br/Br=1.066 代入能斯特方程式 正极：
圆奉山手学花 省级精品课程申报 w0=e+0592s-040n+05”2g01=-407-0s92 1 =-0.4662(V) 负极， -2092 1 -1.066-0.0592×21g0.1 =1.066+0.0592 =1.1252Vy 电池电动势为： E=-0.4662V-1.1252V=-1.5914y 反应逆向自发进行 2Cr(0.1 molL)+2Br(0.1 mol-L)-2Cr2*(1.0 molL)+Br2(D) 11.H,的分压为100kPa,温度为298.15K时，H/H:电对的还原电位与pH之间有什么 关系？ 解：还原半反应为：2H(aq)+2e、→H,(g) 该电对的能斯特方程表示式为： p=005921gH Pu,pe p(H/H)=-0.0592pH 即pH每增加1个单位，还原电位降低59mV。 12.已知电极反应：Cr20,2+14H+6e=2Cr2+H,0,9=1.232V 若Cr,0,和Cr+浓度均为1.00moL，改变H浓度，对电极电位有什么影响？ 解 9aoo=pia+0g92gC,0THT=l232+0o52IgH 6 [Cr 6 =1.232-00592x14pH=1232-01381pH 6 当H=1.00moL时， p(Cr,0,2/Cr3=p(Cr,0,/Cr3t=1.232V
网表山学花 省级精品课程申报 当H7=1.00×103moL时， p(Cr,0,2/C5=1.232-0.1381x3 =0.8177(V) 所以，浓度越小，电极电位越低，反之亦然。含氧酸根在酸性强的条件下，氧化能力强。 13.已知：Ag2S04(S)+2e→2Ag+S042 p9=0.627V Ag'+eAg p9=0.7996V 试求Ag2S04溶度积常数。 解：为计算方便，把电对AgSO4/Ag和AgAg设计成如下原电池： ()Ag,AgaSOa(s)ISO (1 mol-L Il Ag"(1 moL)IAg (+ 电池反应为：2Ag+S0,2=AgSO4,此反应是AgS04沉淀溶解平衡的逆反应。 该反应的标准平衡常数为： e”-200mm-58K9-76010 0.0592 298.15K时，Ag2S04的溶度积常数为： Kp=1/K9=1.48×106 14.有电极反应：Cu+e=Cu,p°=0.521V。若在溶液中加入CN时，生成难解离 的[Cu(CN2]~配离子。假定反应平衡时CN、ICu(CNz浓度均为1.00moL',求298.15K 时，该电极的电位。 解：当往溶液中加入了CN可生成难解离的ICu(CN):厂配离子，使Cu浓度降低，根据 稳定常数K,可求出溶液中的Cu浓度。配位反应为：Cu+2CN=Cu(CN 配合平衡表示为： c 1 298.15 K (Cu'/Cu)=(Cu'/Cu)+0.0592lgICu'] =0.521+0.0592g1.00×10-24 =0.521-1.4208=-0.8998V 加入了C,降低了C的浓度，所以电极电位降低了。计算的电极电位实际上就是下列 电对的标准电极电位： 5
@春山季花 省级精品课程申报 ICu(CN):+e=Cu*+2CN [Cu(CN)2]/Cu=-0.899 8V 15.计算298.15K时下列反应的平衡常数，并比较反应进行的程度。 ()Fe3++Ag→Fe2++Ag (2)2Fe2+Br2、→2Fe++2Br 解：查表已知p(Fe+Fe2=0.771Vp(Ag1Ag0.7996VpBr/Br=1.066V ()标准态下平衡常数为： e-74 0.0592 x°=0.329 (2)标准态下平衡常数为： sr-0-240w四% 0.0592 K°=9.25×10° 反应(2)的K大于()的K°，故(2)比()进行的程度大 16.已知反应Fe3+(0.1moL+Cd=Cd2+(0.1molL+Fe2*(0.010moL,写出电极反应 及原电池的表示式，并计算298.15K时电池的电动势。 解：查表o°e+Fe2=0.771Vp(Cd2*/Cd=-0.4030V 正极：Fe3++e=Fe2+代入能斯特方程： -p+0s2e-01+002eg-0mI+0s2-0302v 负极：Cd =Cd2+2e代入能斯特方程： R-g0592uC产1-040,0092s01=-04030-052.04326y 2 2 2 电池电动势为：E=0.8302-(0.432)=1.2628>0 反应正向发生，电池组成式为： (Cd |Cd(0.1mol-L)I Fe(0.1mol-L)|Fe2(0.01moL)Pt (+ 17.在298.15K时，以玻璃电极为负极，以饱和甘汞电极为正极，用pH为6.0的标准缓 冲溶液测其电池电动势为0.350V;然后用0.010mol·LHAc溶液测其电池电动势为0.231V。 计算此弱酸溶液的pH,并计算弱酸的解离常数Ka。 解：298.15K时，0.010 mol-LHAc溶液的pH和H离子浓度分别为： 6
网来山学花 省级精品课程申报 pH=pH+(E-E.) 2.303R7 =6.0+0.231-0.350)96485 2303x8314×2985=40 c(H*)=10-40=1.0×10molL 298.15K时，HAc的解离常数为： K.(HAc)=[HAc] [H] [HAc]c(HAe)-[H'] 1.0x10y 0010-10210=10x10 18.在附录中查出相应的电极电位，判断在标准状态下2Fe++Sn=2Fe2++Sn2+在酸性 溶液中能否反应完全 解：查表p(Sn2*/Sn)=-0.1375Vp9(Fe+/Fe2+)=0.771V 根据平衡常数与标准电极电位的关系： g-mg22.20.71=0.1375=30.693 0.0592 0.0592 K2=4.93×1030 由于平衡常数较大，反应很完全。 19.Write the cell notation for the voltaic cells that incorporate each of the following redo reactions: (1)Zn(s)+Ag'(aq)Zn2(aq)+Ag(s) (2)Cr"(aq)+Ck(g)Cr2Oz2-+Cr(aq) 解：电池表示式如下： (1)(Zn(s)I Zn2(aq)ll Ag'(aq)I Ag(s)(+ (2②)曰PtCl(g|Cr(aq)‖Cr(aq),CrO,2(aq,H(aq)|Pt(s(+) 20.pH=7,p(O2)=100 kPa,O2+4H*+4e 2H2O.Calculate to the electrode potential according to the reaction. 解：查表已知其p°=1.229V。pH=7,所以旧=107molL 根据能斯特方程
@杰山季花 Medieal Universit 省级精品课程申报 0,0=p8m0+0.0592gpop[H' =1.29+00592110-y =1.229-0.0592×7 =0.8146V 21.Write out the structure formula for primary cell.Calculate to the standard electromotive force by known number of the standard electrode potentials. (Ag"/Ag)=0.799 6V,(Cu2/Cu)=0.341 9V,[Ag ][Cu2]=0.1 mol-L (注：electromotive force-一电动势) 解：电极反应分别为： 正极Cu2*+2e=Cu代入能斯特方程 只ne=p2e+05921eCu*1=0.3419+052g01=03419-00592+2 =0.3123V) 负极Ag=Ag+e代入能斯特方程 9=p8+0.05921g[Ag=0.7996+0.05921g0.1=0.7996-0.0592 =0.7404V) 电池电动势为：E=0.3123-0.7404=-0.4281V<0 反应逆向发生，电池组成式为： (Cu|Cu2(0.1moL)Il Ag'(0.1mol-L)|Ag(+) 22.A primay cell consists of SHE and a Cu/Cu electrode.Calculate Cu]when E0.25 V. 解：查标准电极电位表知o(Cu2+/C)0.3419V 根Nernst方程式： p=g+0.0s92y1ecu2=0.3419V+0.0296 VlglCu2 该电池的电动势为： E=(Cu2/Cu)-p(SHE) 0.25V=0.3419V+0.0296 Vlg/Cu2-0.000V 解上述方程： [Cu2h=7.86×10-4moL
泰。山医学院 Taishan Medical University 省级精品课程申报 23.Calculate the electrode potential of the electrode Cr(0.01mol-L)|Cl2(100kPa),Pt. 解：查表p9(C/Cr)=1.358V 电极反应为：C2+2e=2CT代入能斯特方程式： 9er=p6r+005921ga-1358+0592, -g- n [C1]2 21g0.012=1.358+0.0592×2 =1.4764(V)