西安交大大學(xué)化學(xué)第五章課后答案

1、1第5章電化學(xué)基礎(chǔ)……問題1.什么是氧化還原的半反應(yīng)式？原電池的電極反應(yīng)與氧化還原反應(yīng)式有何關(guān)系？答：任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以分寫成兩個(gè)半反應(yīng)：一個(gè)是還原反應(yīng)，表示氧化劑被還原；一個(gè)是氧化反應(yīng)，表示還原劑被氧化。即：還原反應(yīng)：氧化態(tài)＋ne－→還原態(tài)；氧化反應(yīng)：還原態(tài)－ne－→氧化態(tài)這兩個(gè)式子稱為氧化還原的半反應(yīng)式。原電池的總反應(yīng)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，原電池的兩個(gè)電極反應(yīng)各乘以一個(gè)適當(dāng)?shù)南禂?shù)后再加和起來，即得原電池總反應(yīng)式……氧化還原反應(yīng)

2、式。2.原電池由那些部分組成？試分別敘述每一部分的作用。答：原電池主要由以下幾個(gè)部分組成：E正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)；?負(fù)極提供電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；?在雙液電池中鹽橋也必不可少，其作用是通過離子擴(kuò)散來保持溶液的電中性，消除電極反應(yīng)產(chǎn)生的過剩電荷的阻力，導(dǎo)通電流；?導(dǎo)線是導(dǎo)通電流，確保反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。3.如何將一個(gè)在溶液中進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池？答：E先將氧化還原反應(yīng)分寫成兩個(gè)半反應(yīng)：一個(gè)是還原反應(yīng)，表示氧化劑被還原；一個(gè)是氧化反

3、應(yīng)，表示還原劑被氧化；?根據(jù)兩個(gè)半反應(yīng)的電對(duì)特點(diǎn)將其設(shè)計(jì)成電極，并用符號(hào)表示電極的組成；?確定正負(fù)極：氧化反應(yīng)對(duì)應(yīng)于陽極，即負(fù)極；而還原反應(yīng)對(duì)應(yīng)于陰極，即正極；?不同的電解質(zhì)間要用鹽橋連接以減小液接電勢(shì)。例如：將反應(yīng)2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4＝2MnSO4＋5Na2SO4＋K2SO4＋3H2O設(shè)計(jì)成原電池。E氧化反應(yīng)；SO32－－ne－→SO42－??電極組成：(－)Pt|Na2SO4，Na2SO3還原反應(yīng)：MnO4－＋

4、ne－→Mn2()Pt|KMnO4，MnSO4，H2SO4?電池符號(hào)：(－)Pt|Na2SO4，Na2SO3‖KMnO4，MnSO4，H2SO4|Pt()4.如何用符號(hào)表示一個(gè)原電池？寫出原電池：Pt|H2|H||Cl－|AgCl|Ag的電極反應(yīng)及電池反應(yīng)式。答：用符號(hào)表示一個(gè)原電池的一般規(guī)則為：E負(fù)極在左，正極在右；?用“|”表示兩相之間的相界面，用“||”表示鹽橋；?溶液應(yīng)注明濃度(mol?L－1)，氣體應(yīng)注明分壓(kPa)；?從負(fù)

5、極開始沿著電池內(nèi)部依次書寫到正極。原電池：Pt|H2|H||Cl－|AgCl|Ag的電極反應(yīng)及電池反應(yīng)如下：負(fù)極反應(yīng)：H2－2e－→2H陽極反應(yīng)：AgCl＋e－→Ag＋Cl－電池反應(yīng)：H22AgCl=2Ag2Cl－5.何謂電極電勢(shì)怎樣用這一概念解釋原電池產(chǎn)生電流的原因？答：電極與溶液形成雙電層達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，金屬的電勢(shì)E(金屬)與溶液的電勢(shì)E(溶液)之差稱為電極電勢(shì)，以符號(hào)E(MnM)表示。即：E(MnM)=E(金屬)－E(溶液)。Mn

6、M表示組成該電極的氧化還原電對(duì)，如E(Zn2Zn)E(Cu2Cu)和E(Cl2／C1－)等。3式中，n為電極反應(yīng)中得失的電子數(shù)（摩爾）；R=8.314J?mol－1?K－1；F＝96500C?mol－1（Faraday常數(shù)），[氧化態(tài)]、[還原態(tài)]表示電極反應(yīng)中氧化態(tài)及還原態(tài)物質(zhì)的相對(duì)濃度(cc?)或相對(duì)分壓(Pp?)，并以電極反應(yīng)中對(duì)應(yīng)物質(zhì)的系數(shù)為指數(shù)。從該式可以看出，影響電極電勢(shì)的主要因素有氧化態(tài)、還原態(tài)物質(zhì)的濃度及反應(yīng)系統(tǒng)的溫度等

7、。[氧化態(tài)]越大，電極電勢(shì)越高；[還原態(tài)]越大，電極電勢(shì)越低；當(dāng)電極反應(yīng)中有氫離子H或氫氧根離子OH－出現(xiàn)時(shí)，則介質(zhì)的pH值對(duì)電極電勢(shì)亦有影響，pH值越大，電極電勢(shì)越低。11.查閱標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)時(shí)，為什么既要注意物質(zhì)的價(jià)態(tài)，又要注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)和介質(zhì)條件（酸堿性）。答：因?yàn)槲镔|(zhì)的價(jià)態(tài)、聚集狀態(tài)和介質(zhì)條件（酸堿性）對(duì)電極電勢(shì)都有影響，當(dāng)其不同時(shí)，電極電勢(shì)的值亦不同的。12.實(shí)驗(yàn)室中，為了保證FeSO4溶液不變質(zhì)常給溶液中加入無銹鐵釘。試從

8、有關(guān)電對(duì)的電極電勢(shì)說明理由。答：E?(Fe3Fe2)=0.771，E?(O2H2O)=1.229E?(Fe3Fe)=－0.037?！逧?(O2H2O)＞E?(Fe3Fe2)，∴水溶液中的溶解氧能將Fe2氧化成Fe3而使FeSO4溶液變質(zhì)。又∵E?(Fe3Fe2)＞E?(Fe3Fe)∴當(dāng)給溶液中加入無銹鐵釘時(shí)，F(xiàn)e能將Fe3還原成Fe2，從而保證了FeSO4溶液不變質(zhì)。13.由標(biāo)準(zhǔn)鋅半電池和標(biāo)準(zhǔn)銅半電池組成原電池：(－)Zn|ZnSO4(

9、1mol?L－1)||CuSO4(1mol?L－1)|Cu()（1）改變下列條件對(duì)原電池電動(dòng)勢(shì)有何影響？（a）增加ZnSO4溶液的濃度；（b）在ZnSO4溶液中加入過量的NaOH；（c）增加銅片的電極表面積；（d）在CuSO4溶液中加入Na2S溶液。（2）當(dāng)銅鋅原電池工作半小時(shí)以后，原電池的電動(dòng)勢(shì)是否會(huì)發(fā)生變化？為什么？答：（1）由Nernst方程式知：（a）增加ZnSO4溶液的濃度E(Zn2Zn)增大，即E（負(fù)）增大。又由E=E(正)

10、—E(負(fù))，其他條件不變時(shí)，E（負(fù)）增大，使E減小。（b）在ZnSO4溶液中加入過量的NaOH，則發(fā)生如下反應(yīng)：Zn2＋4OH－＝ZnO22－＋2H2O，使溶液中c(Zn2)減小，E(負(fù))減小，使E增大。（c）增加銅片的電極表面積，對(duì)E(Zn2)無影響，故E保持不變。（d）在CuSO4溶液中加入Na2S溶液，則發(fā)生如下反應(yīng)：Cu2＋S2－＝CuS(↓)，使溶液中c(Cu2)減小，E(正)減小，使E減小。（2）當(dāng)銅鋅原電池工作半小時(shí)以后，

11、原電池的電動(dòng)勢(shì)會(huì)降低。因?yàn)殡S著電池反應(yīng)的進(jìn)行，正極電解質(zhì)溶液中的c(Cu2)減小，使E(正)減??；同時(shí)負(fù)極電解質(zhì)溶液中的c(Zn2)增大，使使E(負(fù))增大，這兩個(gè)方面產(chǎn)生的結(jié)果都使原電池的電動(dòng)勢(shì)E減小。14.什么叫濃差電池？它與一般化學(xué)電池有何不同？答：由不同濃度的同類電極組成的原電池稱為濃差電池。電池(—)Ag|AgNO3(0.01mol?L－1)||AgNO3(1mol?L－1)|Ag()就是一個(gè)例子。該電池的正、負(fù)極均由AgAg電