无机化学练习(3-2)10-11氧化还原反应与电化学

氧化还原反应及电化学练习题氧化还原反应是化学反应中的重要类型之一，涉及物质的电子转移过程。

本文将探讨氧化还原反应的基本概念、相关理论和实际应用，并提供一些电化学练习题，以帮助读者加深了解和掌握该领域的知识。

一、氧化还原反应基本概念在化学反应过程中，原子中的电子常常会转移给其他原子或离子，产生氧化与还原的过程。

其中，氧化是指物质失去电子，而还原则是指物质获得电子。

氧化还原反应可以用氧化态的变化来描述，其中氧化态高的物质是氧化剂，而氧化态低的物质则是还原剂。

氧化还原反应的核心是电子的转移，即在化学反应中电子从一个物质转移到另一个物质。

这种电子转移可以通过氧化还原半反应的方式来描述。

在氧化半反应中，物质失去电子，而在还原半反应中，物质得到电子。

二、氧化还原反应的应用1. 腐蚀现象：氧化还原反应是导致金属腐蚀的重要原因之一。

金属在接触氧气和水的情况下，发生氧化还原反应，形成氧化物和氢离子，导致金属表面的腐蚀。

2. 电池原理：电池是利用氧化还原反应产生电能的装置。

在电池中，正极发生氧化反应，负极发生还原反应，通过电子在电路中的流动，产生电能。

常见的电池类型包括干电池、锂电池和铅酸电池等。

3. 电解过程：电解是利用外加电流促使氧化还原反应发生的过程。

电解在工业上有广泛的应用，如电镀过程中的金属离子还原、电解水制氢等。

三、电化学练习题1. 将以下半反应配对，填写合适的反应物和产物。

半反应一：Mg -> Mg2+ + 2e-半反应二：Cu2+ + 2e- -> Cu正确配对是：a) Mg + Cu2+b) Mg2+ + Cuc) Mg + Cud) Mg2+ + Cu2+2. 下列哪个反应不是氧化还原反应？a) AgNO3 + NaCl -> AgCl + NaNO3b) Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2c) 2H2O -> 2H2 + O2d) 2Na + Cl2 -> 2NaCl3. 在以下半反应中，氧化剂是：a) Cl2 + 2e- -> 2Cl-b) MnO4- + 5e- + 8H+ -> Mn2+ + 4H2Oc) 2H+ + 2e- -> H2d) 2Cl- -> Cl2 + 2e-4. 在下列半反应中，哪一个是氧化剂的还原剂？a) 2H2 + 2O2 -> 2H2Ob) Zn + Cu2+ -> Zn2+ + Cuc) 2Mg + O2 -> 2MgOd) Fe2+ + 2e- -> Fe以上是几道关于氧化还原反应的电化学练习题，希望能帮助读者巩固和应用所学的知识。

第六章 氧化还原平衡和电化学基础练习：1、已知： ϕ(Fe 3+/Fe 2+) = 0.77 V ， ϕ(Br 2/Br -) = 1.07 V ， ϕ(H 2O 2/H 2O) = 1.78 V ，ϕ(Cu 2+/Cu) = 0.34 V ， ϕ(Sn 4+/Sn 2+) = 0.15V 则下列各组物质在标准态下能够共存的是：A 、Fe 3+，CuB 、Fe 3+，Br 2C 、Sn 2+，Fe 3+D 、H 2O 2，Fe 2+2、Pt│Fe 3+(1 mol·L -1)，Fe 2+(1 mol·L -1)‖C e 4+(1 mol·L -1)，Ce 3+(1 mol·L -1)│Pt 的电池反应是： A 、Ce 3+ + Fe 3+ = Ce 4+ + Fe 2+ B 、Ce 4+ + Fe 2+ = Ce 3+ + Fe 3+C 、Ce 3+ + Fe 2+ = Ce 4+ + FeD 、Ce 4+ + Fe 3+ = Ce 3+ + Fe 2+3、已知：Fe 3+ + e - = Fe 2+ ϕ= 0.77 V Cu 2+ + 2e - = Cu ϕ= 0.34 VFe 2+ + 2e - = Fe ϕ= -0.44 V Al 3+ + 3e - = Al ϕ= -1.66 V则最强的还原剂是： A 、Al 3+ B 、Fe 2+ C 、Fe D 、 Al4、 ϕ(MnO -4/Mn 2+) = 1.51 V ， ϕ(MnO -4/MnO 2)= 1.68 V ， ϕ(MnO -4/MnO -24) = 0.56 V ，则还原型物质的还原性由强到弱排列的次序是：A 、 MnO -24> MnO 2 > Mn 2+ B 、 Mn 2+ > MnO -24> MnO 2C 、 MnO -24> Mn 2+ > MnO 2 D 、 MnO 2 > MnO -24> Mn 2+5、对于下面两个反应方程式，说法完全正确的是：2Fe 3+ + Sn 2+ = Sn 4+ + 2Fe 2+， Fe 3+ + 21Sn 2+ = 21Sn 4+ + Fe 2+A 、两式的 E ， m r G ∆，K 都相等B 、两式的 E ， m r G ∆，K 不等C 、两式的 m r G ∆相等， E ，K 不等D 、两式的E 相等， m r G ∆，K 不等6、原电池Zn + 2Ag + = Zn 2+ + 2Ag 在标准状态下的电动势为：A 、ε= 2φθ（Ag +/Ag ）－φθ（Zn 2+/Zn ）；B 、ε= ｛φθ（Ag +/Ag ）｝2 －φθ（Zn 2+/Zn ）；C 、ε= φθ（Ag +/Ag ）－φθ（Zn 2+/Zn ）；D 、ε= φθ（Zn 2+/Zn ）－ φθ（Ag +/Ag ）7、已知 ϕ(Fe 3+/Fe 2+) = +0.77 V ， ϕ(Fe 2+/Fe) = -0.44 V ，则 ϕ(Fe 3+/Fe)的值为： -0.037V8、根据铬在酸性溶液中的元素电势图可知， ϕ(Cr 2+/Cr)为：-0.905V9、某氧化还原反应的标准吉布斯自由能变为 Δr G θ m 、平衡常比数为K θ 、标准电极电势为E θ 。

第10章氧化还原反应一选择题1.将反应K2Cr2O7+HCl → KCl+CrCl3+Cl2+H2O 完全配平后，方程式中Cl2 的系数是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. 1lB.2C.3D.42.下列化合物中，氧呈现+2 价氧化态的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. Cl2 O5B.Br O7C.H Cl O2D.F2O3.将反应KMnO4+ HCl → Cl2+ Mn Cl2+ KCl+H2O 配平后方程式中HCl 的系数是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.8B.16C.18D.324.某氧化剂YO(OH)2+中元素Y 的价态为+5，如果还原7.16×10-4mol YO(OH)2+溶液使Y 至较低价态，则需要用0.066 mol/L 的Na2SO3 溶液26.98ml。

还原产物中Y 元素的氧化态为（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. -2B.-1C.0D.+15.已知电极反应ClO3-+6H+6e═Cl-839.6 kJ/ mol,则E0 ClO3-/ Cl-值为（）《无(机化学例题与习题》吉大版)A. 1.45VB.0.73VC.2.90VD.-1.45V6.使下列电极反应中有关离子浓度减小一半，而E 值增加的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. Cu2+ + 2e- ═ CuB. I2 + 2e- ═ 2I-C.2H+ + 2e- ═H2 D.Fe3+ + e- ═ Fe2+7.将有关离子浓度增大5 倍，E 值保持不变的电极反应是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. Zn2+ + 2e- ═ ZnB. MnO4- + 8 H+ + 5e- ═ Mn2+ + 4H2OC. Cl2 + 2e- ═ 2Cl-D. Cr3+ + e- ═ Cr2+8.将下列反应设计成原电池时，不用惰性电极的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. H2 + Cl2 ═ 2HClB. 2Fe3+ + Cu ═ 2Fe2+ + Cu2+C. Ag+ + Cl- ═ AgClD.2Hg2+ + Sn2+ ═ Hg22+ + Sn4+9.下列氧化还原电对中，E0 值最小的是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. Ag+/ AgB. AgCl/ AgC. AgBr/ AgD. AgI/ Ag10.将标准氢电极与另一氢电极组成原电池，若使电池的电动势最大，另一电极所采用的酸性溶液应是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. 0.1 mol/L HClB.0.1 mol/L HAc+0.1 mol/L NaAcC.0.1 mol/L HAcD.0.1 mol/L H2SO411.以惰性电极电解一段时间后，pH 增大的溶液是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. HClB. H2SO4C. Na2SO4D. NaHSO412.某氧化还原反应的标准吉布斯自由能变为rG m，平衡常数为K0，标准电动势为E0，则下列对rG m，K0，E0 的值判断合理的一组是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. rG m >0, E0<0, K0<1B. rG m >0, E0<0, K0>1C. rG m <0, E0<0, K0>1D. rG m <0, E0>0, K0<113.某电池（-）A│A2+(0.1mol/L)‖B2+(1.0×10-2mol/L)│B(+)的电动势E 为0.27V，则该电池的标准电动势E0 为（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A.0.24VB.0.27VC.0.30VD.0.33V14.电极电势与pH 无关的电对是（）(《无机化学例题与习题》吉大版)A. H2O2╱H2OB.IO3╱I-C. MnO2╱Mn2+D. MnO4-╱MnO42-15.关于原电池的下列叙述中错误的是（）（《无机化学释疑与习题解析》高教第二版）A.盐桥中的电解质可以保持两电池中的电荷平衡B.盐桥用于维持电池反应的进行C.盐桥中的电解质不参与电池反应D.电子通过盐桥流动16.FeCl3（aq）可用来刻蚀铜板，下列叙述中错误的是（）（《无机化学释疑与习题解析》高教第二版）A.生成了Fe 和Cu2+B.生成了Fe2+和Cu2+C. E○-( Fe 3+/Fe2+)>E○-(Cu2+/Cu)D. E○-( Fe 3+/Fe)>E○-(Cu2+/Cu)17.H2O2 既可做氧化剂又可做还原剂，下列叙述中错误的是（）（《无机化学释疑与习题解析》高教第二版）A.H2O2 可被氧化生成O2B.H2O2 可被还原生成H2OC.pH 变小，H2O2 的氧化能力增强D.pH 变小，H2O2 的还原性也增强18.将氢电极（p（H2）=100kPa）插入纯水中，与标准氢电极组成一个原电池，则E MF=（）V。

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。

498（九） 氧化还原反应与电化学1．ϕΘ(Cu 2+ / CuI)＝ϕΘ(Cu2+/ Cu +) ＋ 0.0591 lg ][][2++Cu Cu而 [Cu 2＋]＝1.0 mol ·L －1 ， [I －]＝1.0 mol ·L －1 ，[Cu ＋]＝][)(-I Ksp CuI ＝5.06×10－12mol ·L －1 ，则 ϕΘ(Cu 2+ / CuI) ＝0.150 ＋ 0.0591 lg121006.50.1-⨯＝0.818 (v)由于 ϕΘ(Cu 2+ / CuI) >ϕΘ(I 2 / I －)，所以在标准状态下Cu 2＋离子能氧化I －离子 。

2．ϕΘ(Cu 2+ / CuI)＝ϕΘ(Cu2+/ Cu +) ＋ 0.0591 lg ][][2++Cu Cu因为是在标准状态下 ，所以 [Cu 2＋]＝1.0 mol ·L －1 ， [I －]＝1.0 mol ·L －1 ，[Cu ＋]＝ Ksp ΘCu I则 ϕΘ(Cu 2+ / CuI) ＝ϕΘ(Cu 2+ / Cu +) ＋ 0.0591 lg (1 / Ksp ΘCu I )即 0.86 ＝ 0.15 ＋ 0.0591 lg (1 / Ksp ΘCu I )Ksp ΘCu I ＝9.7×10－133．∵ ϕΘ(AgCl / Ag)＝ϕΘ(Ag + / Ag) ＋ 0.0591 lg Ksp ΘAgCl∴ 0.2221 ＝ 0.799 ＋ 0.0591 lg Ksp ΘAgCllg Ksp ΘAgCl ＝－9.761Ksp ΘAgCl ＝1.73×10－104．∵ ϕΘ(Mg(OH)2 / Mg) ＝ϕΘ(Mg 2＋/ Mg)＋20591.0 lg Ksp ΘMg(OH)2 ∴ －2.67 ＝ －2.37 ＋ 20591.0 lg Ksp ΘMg(OH)2 lg Ksp ΘMg(OH)2 ＝－10.1522Ksp ΘMg(OH)2 ＝7.04×10－105．∵ ϕΘ(O 2 / OH －)＝ϕ (O 2 / H 2O)＝ϕΘ(O 2 / H 2O)＋)][lg(40591.042+⨯H p O ∴ ϕΘ(O 2 / OH －)＝1.229＋])10(1lg[40591.0414-⨯＝0.402 (v)4996．ϕΘ(Fe (OH)3/ Fe (OH)2) ＝ ϕΘ(Fe 3+ / Fe2＋)＋0.0591 lg ][][23++Fe Fe＝0.77 ＋ 0.0591 lg 1638100.8108.3--⨯⨯＝－0.55 (v)7．反应21H 2 ＋ AgCl( s ) ＝ H ＋ ＋ Cl －＋ Ag( s ) Δ rG m Θ＝Δ rH m Θ－T Δ rS m Θ＝－40.44×103 －298×(－63.6)＝－21.49×103 (kJ ·mol －1)ΔrG m Θ ＝ －n F E Θ＝E Θ＝nF rG m θ∆-＝965001)1049.21(3⨯⨯--＝0.223 (v)∵ E Θ＝ϕΘ(AgCl / Ag)－ϕΘ(H + / H 2)＝∴ 0.223 ＝ ϕΘ(AgCl / Ag)－0.0000即 ϕΘ(AgCl / Ag)＝0.223 (v)8．∵ Cu 2＋ Cu ＋0.52 v Cu 0.34 v∴ ϕΘ(Cu 2+ / Cu ＋)＝2×ϕΘ(Cu 2+ / Cu)－ϕΘ(Cu + / Cu) ＝2×0.34－0.52＝0.16 (v)ϕΘ(Cu 2+ / CuBr)＝ϕΘ(Cu 2+ / Cu ＋)＋0.0591 lgCuBrKsp 10.64 ＝ 0.16 ＋ 0.0591 lgCuBrKsp 1Ksp ΘCuBr ＝7.6×10－99．∵ ϕΘ(Cu 2+ / CuCl) ＝ϕΘ(Cu 2+ / Cu +) ＋ 0.0591 lg (1 / Ksp ΘCu Cl )∴ 先要计算出 ϕΘ(Cu 2+ / Cu +) 。

无机化学练习氧化还原反应与电池原理无机化学是研究无机物质及其特性、结构、合成和变化规律的分支学科。

在无机化学中，氧化还原反应是一类重要的反应类型，涉及到物质的电子转移和能量转化过程。

同时，电池作为一种能够将化学能转化为电能的装置，也是氧化还原反应的重要应用之一。

一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指在反应过程中，物质失去或获得电子的过程。

在氧化还原反应中，有两个基本概念需要了解，即氧化和还原。

氧化是指物质失去电子，增加氧元素的化合价或减少氢元素的化合价；还原是指物质获得电子，减少氧元素的化合价或增加氢元素的化合价。

例子1：2Na + Cl2 → 2NaCl在这个反应中，钠原子从0价氧化为+1价，所以发生了氧化反应；氯原子从0价还原为-1价，所以发生了还原反应。

例子2：2Mg + O2 → 2MgO在这个反应中，镁原子从0价氧化为+2价，所以发生了氧化反应；氧原子从0价还原为-2价，所以发生了还原反应。

通过以上例子可以看出，氧化和还原反应总是同时进行的，一个物质的氧化反应必然伴随着另一个物质的还原反应。

二、电池原理与工作原理电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。

电池通常由两种不同的金属及其溶液构成，称为电解质溶液。

其中一个金属被氧化，发生氧化反应，释放电子，这个金属被称为负极或阳极；另一个金属被还原，发生还原反应，吸收电子，这个金属被称为正极或阴极。

当两个不同金属通过电解质溶液连接起来时，电子流从负极流向正极，形成了电流。

这使得负极电位升高，正极电位降低，产生了电动势。

电池的电动势取决于金属的离子活动度、溶液的浓度以及电池内部的温度等因素。

三、氧化还原反应在电池中的应用氧化还原反应在电池中有着广泛的应用。

最常见的是原电池，它根据化学反应直接产生电流。

常见的原电池有干电池、蓄电池等。

此外，还有燃料电池，它使用可燃物质与氧气反应产生电能。

同时，氧化还原反应也被应用在电解池中。

电解池是一种利用电能使化学反应进行的装置。