中学化学竞赛试题库电极电势

由天下分享时间：2024/11/27 10:44:12 加入收藏我要投稿点赞

中学化学竞赛试题资源库——电极电势

A组

1．在碱性溶液中，溴的电势图如下：

哪些离子能发生歧化反应？并写出有关歧化反应的离子方程式？ 2．在碱性溶液中，溴的电势图如下：

问哪些离子能发生歧化反应？并写出有关的电极反应和歧化反应的离子反应方程式。 3．有一批做过银镜反应实验的试管要洗涤，可用铁盐溶液来做洗涤剂。实验室中可

＋

选用的铁盐溶液有FeCl3、Fe2(SO4)3和Fe(NO3)3（三种溶液中［Fe3］相等）。甲同学认为三种溶液中FeCl3洗银效果最好，乙同学则认为 Fe(NO3)3效果最好，两人都提出了各自合理的判断依据（结果如何当然还要看哪一个理由在实际过程中的效果）。能够查到的数

＋＋＋

据有：Fe和Ag的标准电极电势，Φ?Fe3/Fe2＝0.77V，Φ?Ag/Ag＝0.80V；Fe(OH)3的溶度

－

积，Ksp＝2×1039

（1）甲的判断依据是；（2）乙的判断依据是。

4．气态废弃物中的硫化氢可用下法转化为可利用的硫：配制一份电解质溶液，主要成分为：K4[Fe(CN)6]（200g/L）和KHCO3（60g/L)；通电电解，控制电解池的电流密度和槽电压，通入H2S气体。写出相应的反应式。

已知：φ(Fe(CN)63－/Fe(CN)64－)＝0.35V；

KHCO3溶液中的φ(H＋/H2)～－0.5V；φ(S/S2－)～－0.3V

B组

5．求右边电池的电动势：Pt | H2（1.0atm）| H（1.0mol/L）|| Hg22（0.10mol/L）| Hg 6．一块铜板被等分成Cu（α）、Cu（β）两块。Cu（α）经锤打，从而引起Cu（α）和Cu（β）性质的差异。

（1）用Cu（α）、Cu（β）设计一电池：Cu（α）| CuSO4（aq）| Cu（β）。电池电动势用E＝φR－φL表达。φR和φL分别为右、左半电池的电极电势。请在答卷上选择正确的E值，并给出选择的热力学判据。

（2）写出净电池反应式。

7．试用原电池符号表示当以1mol/L盐酸为电解质，pH2＝101.325kPa时，反应

1/2H2（g）＋AgCl（s）＝Ag（s）＋HCl（aq）

所构成的原电池，并计算出298K时的热力学平衡常数K?的常用对数值。已知：Φ?A（H＋/H2）＝0.00V，Φ?A（AgCl/Ag，Cl－）＝0.222V 8．奥格（Ogg）对下述电池：

－

Hg（l）|硝酸亚汞（m1），HNO3（0.1J·mol1）||硝酸亚汞（m2），HNO3（0.1J·mol－1

）|Hg（l）在298K维持m2／m1＝10的情形下进行了一系列测定，求得电动势的平均值

1 / 151 / 15

＋

为0.029V，试根据这些数据确定亚汞离子在溶液中是Hg22还是Hg。

9．用铂作阳极，石墨作阴极，电解浓度为0.500mol/L的Na2SO4水溶液。已知在阴极＋－－－－

是H放电生成H2；ES2O82/ SO42＝2.06V；半反应O2＋2H2O＋4e＝4OH的E＝0.401V。在电流密度为100mA/cm2时，氧化铂上的超电压为0.638V，氧气的分压为1.01×105Pa。

通过计算判断阳极是哪种离子放电？在阳极区有什么物质生成？在电解槽中安装何种装置可得到NaOH和H2SO4溶液？

电解时，两个电极的实际电势数值及理论电极电势相比都分别存在一个电势差值，这个电势差值称为该电极的超电势（或超电压、过电位）。阳极的实际电势数值总要比它的理论电极电势更正一些；阴极的实际电势数值总要比它的理论电极电势更负一些。根据国际上的规定，不论阴极还是阳极起电势均取正值。

10．镅（Am）是一种用途广泛的锕系元素。241Am的放射性强度是镭的3倍，在我国各地商场里常常可见到241Am骨密度测定仪，检测人体是否缺钙：用241Am制作的烟雾监测元件已广泛用于我国各地建筑物的火警报警器（制作火警报警器的1片241Am我国批发价仅10元左右）。镅在酸性水溶液里的氧化态和标准电极电势（E/V）如下，图中2.62

＋＋＋

是Am4/Am3的标准电极电势，－2.07是Am3/Am的标准电极电势，等等。一般而言，发生自发的氧化还原反应的条件是氧化剂的标准电极电势大于还原剂的标准电极电势。

＋＋

试判断金属镅溶于过量稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。

＋－

附：E (H/H2)＝0V；E?(Cl2/Cl)＝1.36V；E?(O2/H2O)＝1.23V。 11．已知酸性溶液中某金属M的元素电势图（298.15K）如下：

（1）计算下列电对的EA。

M2＋(aq)＋2e＝M(s) MO53－＋10H＋＋3e＝M4＋(aq)＋5H2O

（2）把金属M加到已排除氧的密闭容器内的稀盐酸里，假定热力学可能进行的反应未被动力学因素阻止，会发生什么反应。

（3）氧化物MO2很容易溶于情性气氛的盐酸里，且当反应结束留下澄清溶液，假定热力学上可能进行的反应未被动力学因素阻止，试问该溶解过程的主要产物（除去水）是什么？

（4）化合物K3MO5很容易溶于密闭容器内的稀盐酸里，当反应结束后。留下澄清溶

＋

液，假定热力学上可能进行的反应未被动力学因素阻止，试问该溶解过程除K(aq)及水外的主要产物是什么？

12．实验室制备氯气的方法之一是常用MnO2和浓度为12mol/L的浓HCl反应，而不用MnO2和浓度为1.1mol/L的稀HCl反应。请用电极电位说明理由。

13．某含有KBr和KI的混合溶液（浓度均为1mol/L），请通过计算求出用KMnO4溶

－－

液氧化I而不氧化Br，溶液的pH值范围，并说明如何具体控制该pH值。

2 / 152 / 15

已知：EMnO4-，H+/Mn2+＝1.51V，EBr2/Br-＝1.07V，E14．光合作用可以概括为一个总的方程式：

光、叶绿素I2/I-＝0.54V。

6CO2（g）＋6H2O?????C6H12O6（s）＋6O2（g）

298K时的ΔH和ΔS值如下：ΔH＝2.816×106J ΔS＝－182J/K 如果对于1mol反应变化的ΔH和ΔS，则：ΔH＝2.816×106J/mol ΔS＝－182J/mol·K 假设把光合作用的逆过程设计成一个原电池，在一个电极上把氧气还原成水，而在另一个电极上把葡萄糖氧化成二氧化碳。

（1）这种借助于光合作用反应，使光能转变成电能的电池的电动势是多少？

注：在这个信封中，你可以找到这个反应的电动势和自由能变之间的关系（注意，如果你打开信封，则会扣去几分）。

（2）假如我们想要给光合作用方程式中的“光”定量，我们要问：有多少摩尔波长为500nm的光子参加上述反应，请计算。

（3）一个边长是10m的方形游泳池，其中含有能进行光合作用的反应的绿色海藻。如果在平均照度下，预计从1cm2面积上能产生1mA电流，则该游泳地产生的电力是多少？ C组

15．计算（Zn/Zn）和（Ag/Ag）组成的电池的标准电动势。哪个电对是负极？写出单位相对浓度（标准状态）时电地反应方程式。

＋－

16．在单位相对浓度条件下，Fe3能否将Br氧化成Br2？ 17．预测25℃时，（1）铊及（2）铜中间氧化态的水溶液的稳定性。

＋＋－＋

18．（1）若Zn2和Cu2的浓度分别为0.1M和109M，计算25℃时电对Zn2/Zn和＋＋＋

Cu2/Cu组成的电池的电动势？（2）25℃时 lmol Cu2将Zn氧化为上述浓度的Zn2，计算此反应的△G和△G。

＋－＋

19．25℃时，若H的浓度从1M降到104M，问电对（MnO4/Mn2）的氧化能力降低多少？

－

20．已知25℃时，AgCl的Ksp＝1.8×1010，计算Ag－AgCl电极浸在1M KCl中的E？

－

21．查表得数据，计算25℃Ag(S2O3)23的稳定常数？

＋＋＋＋

22．（1）已知Fe2和Fe3的浓度相等，问［Ag］为多少时，才能使由（Ag/Ag）和＋＋

（Fe3/Fe2）组成的原电池的电压为零？

＋＋＋Fe2＋AgFe3＋Ag

（2）确定25℃时，此反应的平衡常数？

－＋

23．过量的液态汞加到浓度为1.00×103M的Fe3酸性溶液中，结果发现25℃平衡时

＋＋

只有5.4％的铁以Fe3的形式存在。计算E（Hg22/Hg）？假设只发生如下反应：

＋＋＋

2Hg＋2Fe3→Hg22＋2Fe2

＋，

24．已知25℃、pH＝7时，电对（丙酮酸盐／乳酸盐）和（NAD/NADH）的E别为－0.19V和－0.32V。通过NADH（每分子带两个电子）将丙酮酸盐用酶催化还原为乳

，，

酸盐（每分子带两个电子），问反应的E及pH为7时每还原1mol丙酮酸盐的△G是多少？

＋＋

25．计算：（1）由电对（Cd2/Cd）和（Cu2/Cu）组成的电池的标准电动势？（2）

2＋

＋

3 / 153 / 15

哪个电对是正极？

＋－

26．由电对（Sn2/Sn）和（Br2/Br）组成电池，计算该电池的电动势？

＋

27．为什么Co2在水中是不稳定的？

＋＋＋＋

28．将H2O2和Fe2混合，下述反应哪一个更可能进行：Fe2氧化成Fe3，还是Fe2

还原成Fe？写出每一个可能发生的反应方程式并计算出平衡电化学电池的标准电动势。

29．用什么物质可以将氟化物氧化为氟？

＋

30．Fe2溶液在空气中是否稳定？为什么这类溶液可以用铁屑保存？

＋

31．（TI3/TI）电极的标准电极电势是多少？

32．对于无氧的非配合介质中的歧化反应，下述哪一个中间氧化态更稳定：锗（Ⅱ）还是锡（Ⅱ）？

－

33．下列各电对都处于标准浓度时，H2O2是氧化剂还是还原剂？（1）（I2/1）；（2）－－＋＋

（S2O82/SO42）；（3）（Fe3/Fe2）。

＋－＋

34．两个氢电极构成电池，已知阴极区H的浓度为108mol/L，阳极区H的浓度为0.025mol/L，计控该电池的电势？

＋

35．从某种意义上说，上题介绍的电池可以作为pH计。假设某半电池含有1.00M H，处于标准态。推导25℃时，另一个半电池的pH值和观测电压的关系（将测量计的正极端及标准半电池相连）。

36．普通的燃料电池通常是基于甲醇的燃烧反应。首先找到一种适于下列阳极反应的

－－

好的催化表面；CH3OH（l）＋6OH→CO2（g）＋5H2O（l）＋6e

阴极反应及已研究成功的氢一氧燃料电池的阴极反应相同：

－－

O2（g）＋2H2O（l）＋4e→4OH 计算该燃烧电池的电动势（标准态下）。

＋＋－－＋

37．计算当Ag和Cu2浓度分别为4.2×106M和1.3×103M时，电对（Ag/Ag）＋＋

和（Cu2/Cti）组成的电池的电动势。计算在指定浓度下细还原1mol Cu2的△G。

38．若产物铜离子能通过形成不溶性盐而保持极低的浓度，铜就能还原锌离子。若该

＋＋

反应可以发生，Zn2为1M，计算溶液中Cu2的最大浓度？

39．估计如下反应的平衡常数；

－＋－＋

Fe(CN)64＋Co(dip)33Fe(CN)63十Co(dip）32 其中dip是联吡啶的编写。

＋

40．当将一错金属棒加人0.0100M Co(en)33的溶液中，发现有68％的钴配合物被还原

＋

为Co(en)32（1）试求下述反应的K值？

＋＋＋

Pb＋2Co(en)33Pb2＋2Co(en)32

＋＋

（2）计算E（Co(en)33/Co(en)32）？其中en是1，2－乙二胺的缩写。

＋＋

41．电对（TI/TI）是通过将TIBr溶到他和的0.1 MKBr溶液而制得，这样TI及难

＋＋

溶的溴化物达到平衡。此电对及含有0.1M Pb2的电对（Pb2/Pb）构成的电池的电动势为－0.443V计算TIBr的溶解度

＋＋－

42．将Ag(NH3)2完全离解为Ag和NH3的Kd＝6.0×108。查表计算如下反应的E。

＋－

Ag(NH3)2＋e→Ag＋2NH3

＋－－

43．计算由Pd2和I生成PdI42的Ks？

，

44．已知黄素电对的E值为－0.22V，计算pH为7时，用1mol O2(latm）氧化1mol

4 / 154 / 15

黄素（每分子转移两个电子）的△G（提示：O2还原为H2O时使用E而不用E）。

＋

45．于0.100mol/LFe3和0.250mol/LHCl混合溶液中，通入H2S气体使之达到平衡，

＋

求此时溶液中Fe3物质的量浓度。已知饱和H2S溶液的浓度为0.1000mol/L，条件电位φ00

S/H2S＝0.141v，φFe（Ⅲ）/Fe（Ⅱ）＝0.71V。

＋＋

46．一种含有Sn2的溶液用Fe3进行电位滴定。

＋＋＋＋

已知：Sn4＋2e＝Sn2 E＝0.154V Fe3＋e＝Fe2 E＝0.771V （1）写出总反应式，并计算反应的标准自由能变。（2）确定反应的平衡常数。

47．现有20mL 0.10mol/L Sn2用0.2mol/L的Fe3来滴定，计算电池的电动势。（1）加入5mL Fe3＋溶液

（2）在等当点（equivalence piont）

＋

（3）加入30mL Fe3溶液时甘汞电极（ES.C.E＝0.242V）常用作滴定的参比电极。 48．已知Mg2（aq）＋2e＝Mg（s） EA＝－2.36V。在碱液中，该电对变为Mg(OH)2

－－

（s）＋2e＝Mg（s）＋2OH（aq）。氢氧化镁的Ksp＝5.6×1012，试计算碱液中电对的EB，这时在热力学上镁能否将溶剂还原为氢气。

49．在298.2K时，电池（Pt）H2（p）| NaOH（aq）| Ag2O（s）－Ag（s）的电动势E＝1.172V，化学反应H2（g）＋1/2O2（g）＝H2O（g）的ΔrGm＝－228.6kJ/mol，水的饱和蒸汽压为3.168kPa。试求该温度下固体Ag2O的ΔfGm及其分解压。已知：F＝96500C/mol，R＝8.314J/mol·K，p＝101.3kPa（要求写出必要的运算过程）。

50．氢燃料电池。

在燃料电池中，有水形成：1/2H2＋O2＝H2O（l）（1）怎样才能构成这样一个电池？

（2）计算在298K和353K的标准电位。（3）为什么这样的电池在高温下使用？液体水的标准生成焓ΔH＝－285.9kJ/mol 标准熵（J/K·mol）如下；H2 130.6 O2：205.0 H2O（l）69.9 51．水的光分解作用。

＋

J．M．Lehn（1987年诺贝尔奖得主）在水的光分解中应用了络合物Ru(bipy)32：

＋＋

Ru(bipy)32→[Ru(bipy)32]* 对应的能量为2.12eV。

怎样能使水的光分解作用发生？

＋＋

标准电位：Ru(bipy)33/Ru(bipy)32 E1＝1.26V

52．已知25℃、1atm时，电池Pt | H2（1atm）| 稀NaOH（aq）| Ag2O | Ag的电动势为1.17V，且知ΔGf，H2O（l）＝－237.2kJ/mol。

（1）写出电极反应式；（2）写出电池反应方程式；（3）计算25℃时，Ag2O的分解压力。（R＝8.314J/mol·K，lnX＝2.3lgX，F＝96500C/mol） 53．铅蓄电池相应的电池为：Pb，PbSO4 | H2SO4 | PbO2，PbSO4，Pb （1）写出放电的反应方程式；