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氧化还原反应与电化学实验报告及答案
，正文内容为
需氧化还原反应（redox reactions）是一种代表了化学能量转化过程的重要反应，它能够将成分间的氧化还原作用转换为可能用来衡量化学反应活性的电能。
因此，研究电化学在现代生物学和化学中的重要性尤为强烈。
我专业的研究室在本次实验中，采用CO2/H2系统和六水媒介的系统分别模拟这种氧化还原反应。
本次实验的准备工作包括：1）制备CO2/H2系统，即将CO2和H2混合在一定比例的容器中，接着将处理好的容器封上无油润滑泵罐；2）六水媒介溶液的制备，即在仪器室称取相应量的氨水，用水稀释至所需浓度，通过滤嘴过滤沉淀，至此，相应的混合液就制备好了；3）电极安装，即将Au电极和Pt电极安装在容器中，使芯线与电极联系，接着将混合液和H2/CO2系统溶液倒入容器内，封好容器的盖子，并安装好管路，以观察气体的变化（CO2由容器排出）；4）控制反应系统，应用专用控制仪器进行控制，进行电化学实验。
本次实验中，采用了波导气体分析仪，采用分子吸收原理进行气体检测，只要气体中有测定元素，就可以进行实时检测，从测量中获得反应活性，以实时监测反应进程，从而获得实验结果。
分析本次实验结果，经验证，在控制好配比的情况下，空气中的H2与CO2被转化为H2O，这完全符合需氧化还原反应的特性，这也证明了本次实验的成功。
本次实验的结果为氧化还原反应在生物学和化学中的运用拓展了一片新天地，不仅提供了一种更有效、更准确的可衡量的方式，而且可以作为研究电化学在实践中的一种有效方式，以帮助更好地研究和解释电化学实验结果。
高考化学真题专题解析—氧化还原反应【母题来源】2022年北京卷【母题题文】某MOFs 的多孔材料刚好可将24N O “固定”，实现了2NO 与24N O 分离并制备3HNO ，如图所示：己知：2242NO (g)N O (g)ΔH<0下列说法不正确．．．的是 A ．气体温度升高后，不利于24N O 的固定B ．24N O 被固定后，平衡正移，有利于2NO 的去除C ．制备3HNO 的原理为：242232N O O 2H O=4HNO ++D ．每制备30.4mol HNO ，转移电子数约为226.0210⨯ 【答案】D 【试题解析】A ．二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，四氧化二氮的浓度减小，所以气体温度升高后，不利于四氧化二氮的固定，故A 正确；B ．四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的浓度减小，二氧化氮转化为四氧化二氮的平衡向正反应方向移动，二氧化氮的浓度减小，所以四氧化二氮被固定后，有利于二氧化氮的去除，故B 正确；C ．由题意可知，被固定后的四氧化二氮与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为242232N O O 2H O=4HNO ++，故C 正确；D ．四氧化二氮转化为硝酸时，生成1mol 硝酸，反应转移1mol 电子，则每制备0.4mol 硝酸，转移电子数约为0.4mol×6.02×1023=2.408×1023，故D 错误； 故选D 。
【命题意图】本题以氧化还原反应有关判断为基础，考查氧化还原反应的基本概念、氧化还原反应的判断及相关计算。
旨在考查学生获取信息的能力去解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑思维能力。
考查了学生对知识理解、综合运用能力，对氧化还原反应概念和规律的掌握运用情况。
是一道基础性试题，能较好的考查学生的能力。
【命题方向】该考点为高中化学的常考点，试题的考查形式主要有两种，一种是通过氧化还原反应规律确定产物，另一种是通过氧化还原反应确定某物质含量。
氧化还原反应经典例题
以下是一些经典的氧化还原反应例题:
1. 氧化还原反应方程式:
2N2(g) + 3O2(g) → 2NO(g)
在这个反应中,氮气被氧化成了NO,氧气被还原成了O2。
2. 氧化还原反应离子方程式:
H++氧化氢(H氧化氢)+还原氢(H还原氢)→H2O(l)
在这个反应中,氢离子被氧化成H还原氢,还原氢被还原成H氧化氢,从而生成水。
3. 氧化还原反应热力学:
在电子转移过程中,一个化合物中的原子被氧化或还原,这取决
于它们被氧化或还原所需的能量。
这个能量由电子的转移量和反应物中的原子数目决定。
在热力学上,氧化还原反应是平衡的,这意味着它们总是趋向于平衡状态。
4. 氧化还原反应的催化:
催化剂可以增强氧化还原反应的反应速率,这取决于催化剂的特性。
催化剂可以加速反应,也可以减慢反应速率,这取决于它们对反应物和产物的亲和力。
5. 氧化还原反应的实验室检测:
可以用检测氧化还原反应中的电子转移来检测反应物和生成物。
例如,可以检测氧气中的H+离子,并测量水中的OH-离子。
这些是氧化还原反应的一些经典例题,希望能够帮助理解它们。
当然,氧化还原反应的更多细节和实际应用则需要更深入的学习。
氧化还原反应及电化学试题1. 氧化还原反应概述氧化还原反应，简称氧化反应或还原反应，是化学反应中最基本的类型之一。
在氧化还原反应中，原子、离子或分子的氧化态和还原态发生变化，产生电子的转移。
其中，氧化反应是指一种物质丧失电子，相应地增加了氧化态的程度；还原反应则是指一种物质获取了电子，氧化态的程度减小。
氧化还原反应在生活中无处不在，例如金属的锈蚀、电池的运作以及生物体内的代谢过程等。
2. 氧化还原反应的基本概念2.1 氧化剂和还原剂在氧化还原反应中，起氧化作用的物质称为氧化剂，它能够接受来自还原剂的电子，自身被还原。
而还原剂则起还原作用，它能够将电子转移给氧化剂，自身被氧化。
2.2 氧化态和还原态氧化还原反应中的化学物质经历氧化态和还原态的变化。
氧化态指的是元素具有的氧化状态，可以根据元素的电荷数进行判断。
每个元素都有其特定的氧化态范围。
例如，氧的氧化态为-2，在某些化合物中也可以为-1或-1/2。
氧化态的增加表示元素的电荷增加，反之亦然。
3. 电化学试题以下是一些关于氧化还原反应和电化学的试题，供学习者进行练习和巩固理解：3.1 判断题(1) 氧化反应是指物质失去电子，还原反应是指物质获得电子。
( )(2) 氧化态为正数代表物质被氧化，为负数代表物质被还原。
( )(3) 氧化剂是指能够接受电子的物质。
( )(4) 还原剂是指能够失去电子的物质。
( )3.2 填空题(1) 在氧化还原反应中，___ 接受电子，___ 失去电子。
(2) 氧的氧化态为___。
(3) 氢氧化钠在溶液中的氧化态为___。
3.3 计算题已知反应2Mg + O2 → 2MgO，计算氧的氧化态的变化量。
4. 答案及解析3.1 判断题(1) 正确。
氧化反应是物质失去电子，还原反应是物质获得电子。
(2) 错误。
氧化态为正数代表物质被氧化，为负数代表物质被还原。
(3) 正确。
氧化剂是指能够接受电子的物质。
(4) 正确。
还原剂是指能够失去电子的物质。
实验17 氧化还原反应和电化学实验17氧化还原反应和电化学实验17氧化还原反应与电化学一、实验目的1.了解电极电位与氧化还原反应的关系；2．试验并掌握浓度和酸度对电极电势的影响。
二、实验原理主电池是一种将化学能转化为电能的装置。
主蓄电池的电动势可表示为正负极电势之间的差值：ε＝e(+)－e(?)电动势可以用万用表测量。
氧化剂和还原剂的强弱，可用电对电极电势的大小来衡量。
一个电对的标准电极电势oE值越大，氧化型的氧化能力越强，还原型的还原能力越弱；EO值越小，氧化能力越弱，还原能力越强。
根据标准电极电位值可以判断反应方向。
反应可以在标准状态下进行的条件是：oooε＝e（+）－e（？）>0例如，eo(fe3+/fe2+)＝0.771v，eo(i2/i?)＝0.535v，eo(br2/br???＝1.08v3+2+3+??则在标准状态下，电对fe/fe的氧化型fe可以氧化电对i2/i的还原型i，反应式如下：3+? 2+2fe+2itt2fe+i23+2+3+??而反应电对fe/fe的氧化型fe可以氧化电对br2/br?的还原型br?，相反的反应则可以进行：br2+2fe2+tt2br？+2fe3+当然，多数反应都是在非标准状态下进的，这时需要考虑浓度对电极电势的影响，这种影响可用能斯特（nernst）方程来表示：EE0.059nlg[氧化][还原]从能斯特方程可以看出，改变电对氧化型、还原型的浓度，将使电极电势值发生相应程度的变化。
由于酸碱平衡、沉淀溶解平衡和配位离解平衡能够改变氧化型或还原型浓度，从而影响电对电极电势的大小，它们对于氧化还原反应都有影响；有时影响显著，甚至可能改变反应进行的方向。
三、实验用品万用电表、导线、cu片、zn片、铁电极、碳电极ki（0.1moll?1）、kbr（0.1moll?1）、na2so3（0.1moll?1）、fecl3（0.1moll?1）、fe2(so4)3（0.1moll?1）、feso4（0.1moll?1）、nacl（6moll?1）、kmno4（0.01moll?1、0.2moll?1）、na2so4（1moll?1）、nahso3（1moll?1）、cuso4（1moll?1）、znso4（1moll?1）、h2so4（1moll-1、3moll-1、6moll-1）、hcl（6moll?1）、hac（6moll?1）、naoh（6moll?1）、k2cr2o7（0.4moll?1）、浓nh3h2o（ar）、nh4f（10%）、ccl4、? 一氯水、溴水、碘水、mnso4（0.2moll）、h2c2o4（0.2moll?1）、浓hno3（ar）、hno3（0.5moll?1）、奈斯勒试剂、硫酸亚铁铵（ar）四、实验内容（一）电极电势与氧化还原反应的方向1．向试管中加入几滴0.1moll?1ki溶液和少量ccl4，边滴加0.1moll?1fecl3溶液边振摇试管，观察ccl4层的颜色变化，写出反应方程式。
氧化还原反应与电化学一、 实验目的1. 掌握电极电势对氧化还原反应的影响2. 了解氧化型或还原型物质浓度、溶液酸度改变对电极电势的影响。
3. 进一步理解氧化还原反应的可逆性4. 熟练掌握能斯特方程的应用二、 实验原理氧化还原过程也就是电子的转移过程。
能斯特（Nernst ）方程式电对的氧化型物质或还原型物质的浓度，是影响其电极电势的重要因素之一，电对在任一离子浓度下的电极电势，可由能斯特方程算出。
例如Cu-Zn 原电池，若在铜半电池中加入氨水，由于Cu 2+和NH 3能生成深蓝色的、难解离的四氨合铜（II ）配离子[Cu(NH 3)4]2+，溶液中的Cu 2+浓度就会降低，从而使电极电势降低：Cu 2++4NH 3=[Cu(NH 3)4]2+ (深蓝色)过氧化氢的氧化还原性(摇摆实验)主要反应方程式:辅助试剂起到调节（1）、（2）反应速率的作用已知在酸性介质中元素电势图：三、 实验仪器与药品Pb(NO 3)2 (0.5mol · L – 1) CuSO 4 (0.5mol · L –1) ZnSO 4(0.5mol · L –1) 锌片 铅粒 铜片 氨水1:1A:量取400 ml H 2O 2(30%)稀释到1000mL ；B:称取40g KIO 3和量取40mL H 2SO 4(2 mol · L –1)，稀释到1000mL ；（此溶液相当于HIO 3溶液）C:（辅助试剂）：称取15.5g 丙二酸，3.5g MnSO 4·2H 2O 和0.5g 淀粉（先溶于热水）稀释到1000mL 。
四、 实验内容a.电极电势与氧化还原反应的关系分别在5滴 Pb(NO 3)2 (0.5mol · L – 1)和5滴 CuSO 4 (0.5mol · L –1)点滴板穴中，各放入一块表面擦净的锌片，观察锌片表面和溶液颜色有无变化？以表面擦净的铅粒（或铅片）代替锌片，分别与ZnSO 4(0.5mol · L –1)和CuSO 4(0.5mol · L –1)溶液反应，观察有无变化？根据实验结果定性比较Zn 、Pb 、Cu 电极电势的大小。
第12章氧化还原与电化学习题与详细答案1．计算下列化合物中右上角带“*”元素的氧化态：KCl*O3，NaCl*O，H2O*2，O*3，S*8，C*60，KO*2，Na2S*2O3，Cr*2O72-，S*4O62-，N*H4+，N*2H4，Fe*3O4，Ni*(CO)4，Na[Co*(CO)4]，H[Mn*(CO)5]，[Fe*(CN)6]4-，[Fe(N*CS)6]3-.解：+5 +1 -1 0 0 0 -½ +2 +6 +2.5 -3KCl*O3，NaCl*O，H2O*2，O*3，S*8，C*60，KO*2，Na2S*2O3，Cr*2O72-，S*4O62-，N*H4+，-2 +8/3 0 -1 -1 +2 -3N*2H4，Fe*3O4，Ni*(CO)4，Na[Co*(CO)4]，H[Mn*(CO)5]，[Fe*(CN)6]4-，[Fe(N*CS)6]3-.2．用“氧化数法”配平以下列各氧化还原反应的方程式；（8）-（15）同时用“离子-电子法”配平：（1）AgNO3(s) → Ag(s) + NO2(g) + O2(g)（2）(NH4)2Cr2O7(s) → N2(g) + Cr2O3(s)（3）H2O2(aq) → H2O(l) + O2(g)（4）Cu(s) + HNO3（稀）→ Cu(NO3)2 + NO(g)（5）CuS(s) + HNO3（浓）→ CuSO4 + NO2(g)（6）H2S(g) + H2SO4（浓）→ S(s) + SO2(g)（7）C(s) + H2SO4（浓）→ CO2(g) + SO2(g) + H2O（8）SO2(g) + MnO4-→ Mn2+ + SO42-（9）Cr2O72- + H2O2→ Cr3+ + O2(g)（10）CrO42- + CN-→ Cr(OH)3(s) + OCN-（11）Cl2(g) + CN- + OH-→ Cl- + OCN-（12）I2(s) + OH-→ I- + IO3-（13）I- + IO3-→ I2(s) + H2O（14）I2(s) + S2O32-→ I- + S4O62-（15）NaBiO3(s) + Mn2+ + H+→ Bi3+ + MnO4-解：（1）氧化数+1 +5 -2 0 +4 -2 02 AgNO3(s) = 2 Ag(s) + 2 NO2(g) + O2(g)（2）(NH4)2Cr2O7(s) = N2(g) + Cr2O3(s) + 4 H2O（3）2 H2O2(aq) = 2 H2O(l) + O2(g)（4）3 Cu(s) + 8 HNO3（稀）= 3 Cu(NO3)2 + 2 NO(g) + 4 H2O（5）CuS(s) + 8 HNO3（浓）= CuSO4 + 8 NO2(g) + 4 H2O（6）H2S(g) + H2SO4（浓）= S(s) + SO2(g) + 2 H2O（7）C(s) + 2 H2SO4（浓）→ CO2(g) + 2 SO2(g) + 2 H2O（8）“氧化数法”：5 SO2(g) + 2 MnO4- + 2 H2O = 2 Mn2+ + 5 SO42- + 4 H+“离子-电子法”：5 SO2(g) + 10 H2O = 5 SO42- + 20 H+ + 10 e2 MnO4- + 10 e + 16 H+ = 2 Mn2+ + 5 SO42-两式相加，得：5 SO2(g) + 2 MnO4- + 2 H2O = 2 Mn2+ + 5 SO42- + 4 H+（9）“氧化数法”：Cr2O72- + 3 H2O2 + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 O2(g) + 7 H2O“离子-电子法”：3 H2O2 = 3 O2(g) + 6 H+ + 6 eCr2O72- + 14 H+ + 6 e = 2 Cr3+ + 7 H2O两式相加，得：Cr2O72- + 3 H2O2 + 8 H+ = 2 Cr3+ + 3 O2(g) + 7 H2O （10）“氧化数法”：2 CrO42- + 3 CN- + 5 H2O = 2 Cr(OH)3(s) + 3 OCN- + 4 OH-“离子-电子法”：3 CN- + 6 OH- = 3 OCN- + 3 H2O + 6 e2 CrO42- + 8 H2O + 6 e = 2 Cr(OH)3(s) +10 OH-两式相加，得：2 CrO42- + 3 CN- + 5 H2O = 2 Cr(OH)3(s) + 3 OCN- + 4 OH- （11）“氧化数法”：Cl2(g) + CN- + 2 OH- = 2 Cl- + OCN- + H2O“离子-电子法”：CN- + 2 OH- = OCN- + H2O + 2 eCl2(g) + 2 e = 2 Cl- + H2O两式相加，得：Cl2(g) + CN- + 2 OH- = 2 Cl- + OCN- + H2O（12）“氧化数法”：3 I2(s) + 6 OH- = 5 I- + IO3- + 3 H2O“离子-电子法”：I2(s) + 12 OH- = 2 IO3- + 6 H2O + 10 e5 I2(s) + 10 e = 10 I-两式相加，约简系数，得：3 I2(s) + 6 OH- = 5 I- + IO3- + 3 H2O（13）“氧化数法”：5 I- + IO3- + 6 H+ = 3 I2(s) + 3 H2O“离子-电子法”：10 I- = 5 I2(s) + 10 e2 IO3- + 12 H+ + 10 e = I2(s) + 6 H2O两式相加，约简系数，得：5 I- + IO3- + 6 H+ = 3 I2(s) + 3 H2O（14）“氧化数法”：I2(s) + 2 S2O32- = 2 I- + S4O62-“离子-电子法”：2 S2O32- = S4O62- + 2 eI2(s) + 2 e = 2 I-两式相加，得：I2(s) + 2 S2O32- = 2 I- + S4O62-（15）“氧化数法”：5 NaBiO3(s) + 2 Mn2+ + 14 H+ = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 2 MnO4- + 7 H2O “离子-电子法”：2 Mn2+ + 8 H2O= 2 MnO4- + 16 H+ + 10 e5 NaBiO3(s) + 30 H+ + 10 e = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 15 H2O两式相加，得：5 NaBiO3(s) + 2 Mn2+ + 14 H+ = 5 Bi3+ + 5 Na+ + 2 MnO4- + 7 H2O 3．含氰（CN-）工业废水可以用漂白粉[有效成份Ca(ClO)2]或氯气或H2O2在碱性介质中进行氧化处理后排放，写出各反应方程式。
氧化还原反应与电化学教学案例分享氧化还原反应是化学中非常重要的一个概念，在电化学中扮演着关键角色。
本篇文章将分享一些电化学教学案例，帮助学生深入理解氧化还原反应的概念，并将其应用于实际问题中。
案例一：电解铜(II)盐溶液1. 实验目的：通过电解铜(II)盐溶液的实验，了解氧化还原反应的基本概念以及在电化学中的应用。
2. 实验器材：直流电源、两个电极（一正一负）、铜(II)盐溶液、导线、电流表等。
3. 实验步骤：a) 准备好实验器材，并将正极和负极分别连接到电源的正负极。
b) 将两个电极插入铜(II)盐溶液中。
c) 打开电源，将一定电流通过铜(II)盐溶液。
d) 观察实验现象，记录演示过程中的变化。
4. 实验结果：a) 正极的溶解：正极（负极）上的铜离子被还原为铜金属，而同时正极上的金属铜被氧化为铜离子。
这一反应的化学方程式为：Cu2+ +2e- -> Cub) 负极的溶解：负极（正极）上没有可溶解的材料，但是观察正极上的溶解过程也是了解电解过程的关键。
案例二：电池的工作原理1. 教学目标：通过电池工作原理的案例分享，帮助学生理解氧化还原反应在电池中的应用，并认识到电池的重要性。
2. 案例讲解：a) 电池通过氧化还原反应产生电能。
典型的电池为锌-铜电池，其中锌被氧化为锌离子，而铜则被还原为金属铜。
此时，锌作为负极，铜作为正极。
这一反应的化学方程式为：Zn(s) -> Zn2+(aq) + 2e-；Cu2+(aq) + 2e- -> Cu(s)b) 当电路关闭时，锌离子会移动到负极上，而电子在电路中流动，最终到达正极。
这个过程产生的电能可以用于点燃灯泡、驱动电动设备等。
3. 教学实践：老师可以使用模型或实物电池来进行演示，让学生观察实验现象并讨论氧化还原反应在电池中的作用。
之后，可以通过让学生亲自制作电池，使用不同金属作为电极，观察其产生的电流大小来加深学生对电池工作原理的理解。
通过以上两个案例，学生可以对氧化还原反应及其在电化学中的应用有更深刻的理解。
第十四讲氧化还原反应及电化学【例题解析】【例1】(2005年江苏省化学竞赛夏令营选拔赛试题)铝是一种重要的金属材料，广泛用于制作导线、结构材料和日用器皿，铝合金大量用于飞机和其它构件的制造。
十九世纪曾以电解熔融氧化铝的方法制备金属铝，当时铝由于价格昂贵而只被贵族用作装饰品。
现代工业上是通过在1000℃左右的高温下电解氧化铝和冰晶石(Na3AlF6)的熔融液制备铝的。
请回答下列问题：(1) 现代工业电解制备铝过程中正极和负极实际发生的反应分别为：在正极放电产生；在负极放电产生。
(2) 电解反应方程式为。
(3) 以现代工业方法制备的铝价格下降的可能原因是：。
(4) 若电流效率为75％，则制备1kg金属铝需以10A电流电解小时。
(5) 电解NaCl－AlCl3熔融液制备铝比电解Al2O3－Na3AlF6的熔融液制备铝节省电能约30％，为什么现在仍用后一种方法制备铝? 。
【解析】(1) O2－3+(2)O OAl2(3) 纯氧化铝熔点很高(＞2000℃)，加入Na3AlF6后由于形成共熔体使其熔点大大降低，从而使制备铝成本降低(4) 397(5) 由于AlCl3没有天然矿藏，制备AlCl3所需氯气仍需电解制得，电能没有省下。
【例2】(2006年江苏省化学竞赛夏令营选拔赛试题)锂离子电池、金属氢化物-镍电池(MH-Ni)、无水碱性锌-锰电池、燃料电池、太阳能电池等是21世纪理想的绿色环保电源。
其中液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正负电极的二次电池。
正极采用锂化合物LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4，负极采用碳电极，充电后成为锂-碳层间化合物Li x C6(0<x≤1)，电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等的有机溶液。
（1）在电池放电时，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。
写出该电池的充放电反应方程式：（2）金属锂放电容量(3861mAh·g-1)最大。
其中mAh的意思是指用1毫安(mA)的电流放电1小时(h)。
则：理论上LiMn2O4的放电容量是mAh·g-1。
答案：（1）LiCoO2+6C Li1-x CoO2+Li x C6（2）3861×6.94÷ (6.94+54.94×2+16×4) =148.2 (mAh·g-1)【例3】（第22届全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题）金在自然界中主要以分散的单质形式存在，需要先富集再提炼。
富集后的精矿用混汞法、氰化法等工艺提取金。
混汞法是使矿浆中的金粒与汞生成金汞齐，然后蒸去汞得到海绵金（又称汞金）。
氰化法是在氧化剂（如空气或O2）存在下，用可溶性氰化物（如NaCN）溶液浸出矿石中的金（浸出产物为[Au(CN)2]-）,再用置换法或电沉积法从浸出液中回收金。
（1）写出氰化物溶金反应和用Zn粉置换金的化学反应方程式。
（2）已知E （O2/H2O）= 1.229 V，E （Au+/ Au）= 1.69 V，K a (HCN)=4.93×10-10,β2([Au(CN)2]-)=2.00×10-38, F = 96485 J·V -1·mol -1。
设配置的NaCN 水溶液的浓度为 1.00×10-3 mol·L -1、生成的[Au(CN)2]-配离子的浓度为1.00×10-4 mol·L -1、空气中O 2的体积分数为0.210，计算298K 时在空气中溶金反应的自由能变。
（3）当电极反应中有H +离子或OH -离子时，其电极电势E 将受pH 的影响，E-pH 图体现了这种影响。
E-pH 图上有三种类型的线：电极反应的E 与pH 值有关，为有一定斜率的直线；电极反应的E 与pH 值无关，是一条平行于横坐标的直线；非氧化还原反应，是一条平行于纵坐标的直线。
电对的E-pH 线的上方，是该电对的氧化型的稳定区，E-pH 线的下方，是还原型的稳定区；位于高位置线的氧化型易与低位置线的还原型反应；各曲线的交点所处的E 和pH 值，是各电极的氧化型和还原型共存的条件。
右图是氰化法溶金过程的Au-CN-H 2O 系统的E-pH 图，是借助该图对溶金反应和溶金的工艺条件进行讨论。
【解析】(1) 4Au+8CN —+O 2+2H 2O 4[Au(CN)2]—+4OH —2[Au(CN)2]—+Zn 2Au+[ZN(CN)4]2—(2)① 由 CN —水解， CN —+H 2O HCN+OH —1410510/4.9310 2.031/()0w a K K K HCN ΘΘ--Θ-=⨯=⨯=CN — + H 2O HCN + OH —(10-3-2×10-4)-x x x +10-4[CN —]=初c (CN —) -2[Au(CN)2—] - [HCN] 生成的[Au(CN)2]-的浓度为1.00×10-4 mol·L -15441003.2108)10(---⨯=-⨯+xx x x =8.08×10-5 （mol·L -1）[OH —]=)(1081.1)101008.8(1445----⋅⨯=+⨯L mol[H +]=114141052.51017.1/10]/[----Θ⨯=⨯=OH K w （mol·L -1）②根据溶液的[H +]算出E(O 2/H 2O)：已知ΘE (O 2/H 2O)=1.229V 有O 2+4e —+4H +2H 2OE(O 2/H 2O)=ΘE (O 2/H 2O)+(0.0591/4)V×lg[H +]4·p(O 2)/Θp=1.229V+(0.0591/4)V lg[(5.52×10-11)4×0.210]=0.616V③由于Au +生成了[Au(CN)2]—，电对Au +/Au 的电极电势将发生变化：已知ΘE (Au +/Au)=1.69V Au ++ e —Au （a ） 0591.0/lg ΘΘ=①①E K 2β([Au(CN)2]—)=2.00×1038 Au ++2CN —[Au(CN)2]— (b) 3.38lg =Θ②K [Au(CN)2]—+ e — Au+2CN — Θ③E (c) 0591.0/lg ΘΘ=③③E K由于(a)-(b) = (c)， Θ①K /Θ②K =Θ③K ， lg Θ①K -lg Θ②K =lg Θ③KΘ①E /0.0591-38.3=Θ③E /0.0591 1.69/0.0591-38.3=Θ③E /0.0591Θ③E =1.690V-38.3×0.0591V = -0.0574V ③E =Θ③E +0.0591V×lg[Au(CN)2—]/[(CN —)]2 =-0.574V+0.0591V×lg 10-4/(7.19×10-4)2 = -0.438V其中 [CN —]=初c (CN —) - [HCN]-2[Au(CN)2—]=1.00×10-3-8.08×10-5-2×1.00×10-4 =7.19×10-4（mol·L -1）或者[CN —]=初c (CN —) - [HCN]-2[Au(CN)2—]=1.00×10-3-8.08×10-5-2×1.00×10-4 =7.19×10-4（mol·L -1）Au + + 2CN — = 2[Au(CN)2—][Au +] 7.19×10-4 1.00×10-4344281.0010[](72.010.1910)Au -+-⨯=⨯⨯⨯ [Au +] = 9.67×10-37（mol·L -1）E (Au +/ Au) = E (Au +/ Au) + 0.0591V × lg [Au +]=1.69V ×0.0591V × lg （9.67×10-37）= -0.438V④m r G ∆=-n FE =--4×96.485×[0.616-(-0.436)]= -407(kJ·mol -1)(3)由图可见，氧化生成[Au(CN)2—]的电极电势比氧化生成游离金离子的电极电势低很多（易氧化），所以氰化物是溶解金的良好溶剂（配合剂）。
③线位于①线之下，说明氧气可以把Au 氧化成[Au(CN)2]—。
③线和①线组成溶金原电池，其电动势是①线和③线的垂直距离，由图可见，在③线的转折处，两线间的距离最大，对应的pH 大约为9.2，电动势大约为1.1V 。
在pH 约<9.2的范围内，E([Au(CN)2]—/Au)随pH 的升高而降低，虽然氧线也随pH 增大而下降，但前者降低得快，后者降得慢，原电池电动势逐渐增大，说明在此范围内，提高pH 对溶金有利；超过此范围，E([Au(CN)2]—/Au)几乎不随pH 而变，氧线随pH 增大而下降，原电池电动势减小，对溶金产生不利影响。
【例4】（第24届全国高中学生化学竞赛试题） 在25℃和101.325 kPa 下，向电解池通入0.04193 A 的恒定电流，阴极（Pt ，0.1 mol L -1 HNO 3）放出氢气，阳极（Cu ，0.1 mol L -1 NaCl ）得到Cu 2+。
用0.05115 mol L -1的EDTA 标准溶液滴定产生的Cu 2+，消耗了53.12 mL 。
（1） 计算从阴极放出的氢气的体积。
（2） 计算电解所需的时间(以小时为单位)。
【解析】22311H H 52.71710mol 8.314JK mol 298.2K 66.48mL 1.0132510Pa n R T V p ---⨯⨯⨯⨯⨯===⨯3145.43410mol 96485Cmol 1.25010s 3.472h 0.04193A t --⨯⨯==⨯=【综合训练】1. （第25届全国高中学生化学竞赛试题）已知E θ(FeO 42-/Fe 3+)=2.20 V ，E θ(FeO 42-/Fe(OH)3)=0.72 V 。
(1)写出氯气和三氯化铁反应形成高铁酸根的离子方程式。
（2）写出高铁酸钾在酸性水溶液中分解的离子方程式。
（3）用高铁酸钾与镁等组成碱性电池，写出该电池的电极反应。
【答案】（1）2Fe 3+ + 3Cl 2 + 16OH - = 2FeO 42- + 6Cl - + 8H 2O(2) 4FeO 42- + 20 H + = 4 Fe 3+ + 3O 2 + 10 H 2O(3)正极：FeO 42- + 4 H 2O + 3e = Fe(OH)3 + 5OH -负极：Mg + 2 OH - - 2e = Mg(OH)2（1）阳极反应： Cu (s) → Cu2+＋2e阴极反应： H2O ＋e → 1/2 H2(g)＋OH-电池反应： Cu (s) ＋ 2H2O → Cu2+ ＋ H2(g) ＋ 2OH-Cu2+与EDTA 按1 : 1络合，因此，阴极放出的氢气的摩尔数等于阳极产生的Cu2+ 的摩尔数，即等于消耗的EDTA 的摩尔数：22Cu -13H EDTA EDTA 0.05115molL 53.12mL 2.71710mol n n M V +-===⨯=⨯ 给定条件下的体积为（2）生成66.48 mL 氢气需2.717 mmol×2＝5.434 mmol 电子，电解所需时间为。
