大学化学习题与解答

甲 乙 丙 3d14s2 3s23p5 3s23p3 1 1 3 四 三 三 IIIB VIIA VA d P p 金属 非金属 非金属

10．今有A、B、C、D四种原子，已知

（1）它们最外层电子数相应为2、2、1、7；

（2）A、B、C、D四元素处于同一周期，此周期的稀有气体最外层电子构型为4s24p6； （3）A、C原子的次外层电子数均为8，B、D原子次外层电子数均为18。

问：（1）A、B、C、D四元素所处周期？ （2）A、B、C、D四元素所处的族？ （3）A、B、C、D分别是什么元素？

答： A B C D 周期 族 元素名称

11．填空题

（1）氧的电离能稍低于氮，这是因为 氮为半充满，氧去掉一个电子达 到半充满结构 。

（2）副族元素都是金属，这是因为 副族元素的有效核电荷都较小，一 般最外层最多只有2个电子 。

（3）如果氢原子的一个电子处于ψ2Px1/2状态，则该电子处于第 二 电子层， 2p 亚层， 2px 轨道， 其波函数角度分布图的图形为

四 IIA Ca 四 IIB Zn 四 IA K 四 VIIA Br 电子云角度分布图的图形为

电子云图的图形为 该电子离核的平均距离用 [D(r)] 图来描

12?131222述，该电子具有的能量为 E = －= －328 kJ·mol –1，自旋状态用 +1/ 2 来描

述。

答：（1）氮为半充满，氧去掉一个电子达到半充满结构。

（2）副族元素的有效核电荷都较小，一般最外层最多只有2个电子。 （3）（氢）处于第二电子层，2p亚层，2px轨道，波函数角度分布图形为

； 电子云角度分布图形为

电子云的图形为

该电子离核的平均距离用径向分布函数[D(r)]图来描述， 该电子具有的能量为

12?131222E = －= －328 kJ·mol –1； 自旋状态+1/ 2来描述。

第五章 氧化还原反应与电化学

习题与解答

1．下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。

（1）．氧化数就是某元素的一个原子在化合态时的电荷数。

答：不确切，氧化数是某元素的一个原子在化合态时的形式电荷数。 （2）．所有参比电极的电极电势皆为零。

答：错，只有氢标准氢电极的电极电势为零，其它不为零。 （3）．因为ΔrGm的值与化学反应计量方程式的写法（即参与反应物质的化学计量数）有关，因此?也是如此。

答：错，因电极电势的数值反映物种得失电子的倾向，这种性质应当与物

质的量无关，因此与电极反应式的写法无关。对电极反应a氧化态 + z e- = b还原态

Θ0.059[还原态]b????lgz[氧化态]a； 则有

?如果电极反应为 na氧化态 + nze- = nb还原态，则有

0.059[还原态]nb0.059[还原态]b?????lg??lgnzz[氧化态]na = [氧化态]a，与上式相同。

??而是指氧化态与还原态都是单位浓度（或标准态压力）时的?，因此与电

?极反应方程式写法无关，?也是如此。

因ΔrGm = ?rGm?RTlnJ，而

????rGm???B?fGm,BB，所以ΔrGm与化

??Grm学计量数有关，故也是如此，与化学反应方程式写法有关。

（4）．插入水中的铁棒，易被腐蚀的部位是水面以下较深部位。

答：错，水面下的接近水线处的铁棒容易被腐蚀。 （5）．凡是电极电势偏离平衡电极电势的现象，都称之为极化现象。

答：对。

2．选择题（将正确答案的标号填入空格内，正确答案可以不止一个） （1）为了提高Fe2(SO4)3的氧化能力，可采用下列那些措施（ ① ）。 ①．增加Fe3+的浓度，降低Fe2+的浓度； ②．增加Fe2+的浓度，降低Fe3+的浓度； ③．增加溶液的pH值；

④．降低溶液的pH值。 （1）的正确答案是①。

（2）极化的结果总是使（ ② ③）。

①．正极的电势升高，负极的电势降低；

②．原电池的实际工作电压小于其电动势；

③．电解池的实际分解电压大于其理论分解电压。 （2）的正确答案是② ③。

3．试比较下列情况下铜电极电位的高低，并说明依据。

- （1）铜在0.01mol·L1CuSO4溶液中；

-（2）铜在加有Na2S的0.01mol·L1CuSO4溶液中。

解：

?降低。所以（2）中的电极电势较低。

4．试说明下列现象产生的原因。 （1）硝酸能将铜氧化，而盐酸却不能；

?(Cu2?Cu)???(Cu2?/Cu)?0.059lg[Cu2?]—

2,S2+Cu2+ =CuS↓，使[Cu2+]降低，

???2????(NO/NO)??(Cu/Cu)??(H/H)（????0.2V） 3答：因为

0.059[还原态]b?????lgaz[氧化态]说明：由Nernst方程 可以看出，浓度的影响在对数项中；2?3??2??CrO/CrMnO/Mn274影响不太大，一般情况下（除非象或这些电对），???0.2V时即可以根据?的相对大小判断反应方向。

（2）Sn2+与Fe3+不能在同一溶液中共存；

?3?2??4?2??(Fe/Fe)??(Sn/Sn)?0.2V， 答：因为

?Fe3++Sn2+= Fe2++Sn4+，所以Sn2+与Fe3+不能在同一溶液中共存。

（3）氟不能用电解含氟化合物的水溶液制得。

答：?(F2/F)很高，氟的氧化性非常强，能将水分解，释放氧气，同时生成氟化氢。 5．利用电极电势的概念解释下列现象。 （1）配好的Fe2+溶液要加入一些铁钉；

答：（

??Fe3??Fe2??0.77V；

??Fe2?Fe??0.41V；）因发生归一反应，既

2Fe3??Fe?3Fe2?，加入铁钉可以减缓Fe2+被氧化为Fe3+的速度，（即使加入

铁钉也不能完全防止Fe2+被氧化为Fe3+。）

（2）H2SO3溶液不易保存，只能在使用时临时配制；

?2?2?2??(SO/SO)?0.17SO433答：由V可以看出，很容易被空气中的氧气所氧化，难

以保存。

（3）海上船舰常镶嵌镁块、锌块或铝合金块，防止船壳体的腐蚀。

答：被镶嵌的镁、锌、铝合金都比较活泼，电势都较低，与船体相连后作为腐蚀电池的阳极被腐蚀，而将作为阴极的船体保护起来。

6．铜制水龙头与铁制水管接头处，哪个部位容易遭受腐蚀？这种腐蚀现象与钉入木头的铁钉的腐蚀在机理上有什么不同？试简要说明之。

答：铜与铁在水中能形成腐蚀原电池，铁作为阳极被腐蚀，铜为阴极促进了铁的腐蚀，发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀，而钉入木材的铁钉的腐蚀是差异充气腐蚀。 7．填充题

（1）由标准氢电极和标准镍电极组成原电池，测得其电动势为 0.23V，则该原电池的正极为 标准氢电极 ， 负极为标准镍电极（查表） ，此电池的反应方向为 2H+ + Ni = H2

-+ Ni2+，镍电极的标准电极电势为 -0.23 ，当c（Ni2+）降到0.01mol·L1时，原电池电动势 降低 。

答案为（标准氢电极）（负极为标准镍电极）（2H+ + Ni = H2 + Ni2+）（-0.23） （降低）。

8．写出下列物质中元素符号右上角标 * 元素的氧化数。

KCl*O3 Cu2*O Na2O2* S8* Na2S2*O3 Na2S4*O6 O*F2 K2Cr2*O7 N2*O N*H4 Pb*3O4 N2*H4（肼） AlN*（氮化铝）

答： 物质 氧化数 物质 KCl*O3 +5 K2Cr*2O7 Cu2*O +1 N*2O Na2O2* -1 N*H4+ S8* 0 Pb*3O4 Na2S2*O3 +2 N2*H4 Na2S4*O6 +2.5 AIN* O*F2 +2 ?氧化数 +6 +1 – 3 +8/3 –2 –3 9．如果将下列氧化还原反应装配成电池，试用符号表示所组成的原电池。 （1）Zn（s）+ Ag+（aq） = Zn2+（aq）+ Ag（s）

（2）Cu（s）+FeCl3（aq） = CuCl（aq）+ FeCl2（aq） （3）Sn2+（aq）+2Fe3+（aq） = Sn4+（aq）+ 2Fe2+（aq） （4）Zn（s）+2HCl（aq） = ZnCl2（aq）+ H2（g）

---- （5）MnO4（0.1mol·L1）+8H+（10-4mol·L1）+ 5Fe2+（0.1mol·L1） =

-Mn2+（0.1mol·L1）+ 5Fe（0.1mol·L-1）+ 4H2O（l）

解：(1) (–) Zn | Zn2+ (C1) || Ag+ (C2) | Ag (+) (2) (–) Cu | Cu+ (c1) || Fe3+ (c 2), Fe2+ (c 3) | Pt (+)

(3) (–) Pt | Sn2+ (c 1), Sn4+ (c 2) || Fe3+ (c 3), Fe2+ (c 4) | Pt (+) (4) (–) Zn | Zn2+ (c 1) || H+ (c 2) | H2 （p），(Pt) (+) (5) (–) Pt | Fe2+ (0.1 mol·L-1), Fe3+ ( 0.1mol·L-1) ||

MnO-4 (0.1mol·L-1), Mn2+ (0.1mo1·L-1), H+ (10-4 mo1·L-1) | Pt (+)

10．下列物质SnCl2、FeCl2、KI、Zn、H2、Mg、Al、HS2-在一定条件下都可以做还原剂。试根据标准电极电势数据，把这些物质按其还原能力递增顺序重新排列，并写出它们对应的氧化产物。

解：还原能力由低到高的排列顺序（氧化产物写在括号中）是： FeCl2 (Fe3+), KI (I2), SnCl2 (Sn4+), H2 (H+),S2-（S），Zn (Zn2+), Al (Al3+)，Mg (Mg2+)。

11．判断下列反应在标准态时进行的方向，如能正向进行，试估计进行的程度大小。

Θ2??(Fe/Fe)??0.44V 已知

（1）Fe（s）+ 2Fe3+（aq） = 3Fe2+（aq）

（2）Sn4+（aq）+2Fe2+（aq） = Sn2+（aq）+ 3Fe3+（aq） 判断下列反应在标准态时进行的方向，并估计进行的限度。

解：（1） ?（Fe?2?/Fe2?） > ?（Fe/Fe） ∴反应正向进行。

nE?2?[0.77?(?0.44)]????410.0590.0591gK;

3??K=1041 ; ∴反应进行程度很大。

（2）∵?(Sn/Sn)??(Fe/Fe)； ∴反应逆向进行。

- - -12．在pH分别为3和6时，KMnO4能否氧化I和Br[假设MnO4被还原成Mn2+，

----且c（MnO4）= c（Mn2+）= c（I）=c（Br）=1mol·L1]。

解： ① pH=3时，反应式为

??2?MnO?(aq)?8H2O 4(aq)?8H(aq)?5e?MnΘ

?4?2??3?2??8?c(MnO)?c(H)40.0591gc(Mn2?)?(MnO4 / Mn2+) = 1.507+ 5

0.0591g10?245= 1.507 += 1.507 – 0.283 = 1.224V ??- - ?? （ 已知：（Br2 / Br）=1.066V, (I2 / I) = 0.536V ）

??- -?? ∵1.224V > ( Br2 / Br) > (I2 / I)； ∴可以氧化溴离子和碘离子。

② pH = 6 中性应该还原成MnO2，

反应式为 MnO4(aq)?2H2O?3e?MnO2(s)?4HO(aq)

?0.059c(MnO4)1g4?2???(MnO?c(OH) 34/Mn) = 0.509 +

???