化学竞赛专题考试电化学.docx

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化学竞赛专题考试电化学

高中化学竞赛专题考试

氧化还原反应、电化学

（本卷共130分。

考试时间3小时）

班级：

姓名：

一选择题（每题只有1个正确选项，每题1.5分，共30分。

）

1、医学专家提出人体中细胞膜内的葡萄糖和细胞膜外的富氧液体与细胞膜构成了微型的生物原电池，有关该原电池的下列说法中，正确的是（）

A.正极的电极反应可能是O2＋4e→2O2－，且正极附近溶液的pH值升高。

B.正极的电极反应可能是O2＋2H2O＋4e→4OH－，且正极附近溶液的pH值降低。

C.负极反应主要是C6H12O6－12e→6CO＋12H＋，且负极附近溶液的pH值降低。

D.负极反应主要是C6H12O6＋12OH－－12e→6CO2＋6H2O，且负极附近溶液pH值降低。

2在配平P4+CuSO4+H2O→Cu3P+H3PO4+H2SO4时，H2O前面的化学计量数应为（）

　A.60　　B.70　　　C.85　　　D.96

3在配平的下列反应中，

　□H3AsO4（aq）+□Zn（s）+□H+（aq）+□H2O（aq）→□AsH3（g）+□Zn（H2O）42+（aq），H2O前面的系数为

A.8　　　　　B.12　　　　　C.16　　　　　D.20

4某温度下，将Cl2通入NaOH溶液，反应后得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合物。

经测定ClO-与ClO3-的浓度之比为1:

3，则Cl2与NaOH溶液反应时，被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为

　A.21:

5　　　　B.11:

3　　　C.3:

1　　　　D.4:

5．2003年2月1日，美国哥伦比亚号航天飞机在返回地面的途中坠毁，举世震惊。

该航天飞机用铝粉和高氯酸铵（NH4C1O4）的混合物为固体燃料，点燃时铝粉氧化放热，引发高氯酸铵反应，产生N2、Cl2、O2和H20并放出大量的热。

下列对此反应的叙述中正确的是（）

A．上述反应瞬间产生大量的高温气体推动飞机飞行B．在反应中高氯酸铵只起氧化剂作用

C．其方程式可表示为2NH4C1O4=N2↑+4H20+C12↑+O2↑

D．上述反应中反应物的总能量小于生成物的总能量

6三聚氰酸[C3N3（OH）3]可用于消除汽车尾气中的NO2。

其反应原理为：

C3N3（OH）3

HNCOHNCO＋NO2

N2＋CO2＋H2O

下列说法中正确的是

A.C3N3（OH）3与HNCO为同一种物质B.HNCO是一种很强的氧化剂

C.反应中NO2是还原剂D.1molNO2在反应中转移4mol电子

7.2004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200oC左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全。

电池总反应为：

C2H5OH+3O2

2CO2+3H2O，

电池示意如右图，下列说法不正确的是

A.a极为电池的负极

B.电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极

C.电池正极的电极反应为：

4H++O2+4e-==2H2O

D.电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有6mol电子转移

8、据报道，美国正在研究用锌蓄电池取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大的特点，其电池反应为2Zn+O2==2ZnO其原料为锌粉、电解液和空气。

则下列叙述正确的是（）。

A．锌为正极，空气进入负极B．负极反应为

C．电解液肯定不是强酸D．正极发生氧化反应

9．目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极，以Na+导电的β-Al2O3陶瓷作固体电解质，反应为：

2Na＋xS

Na2Sx，以下说法正确的是

A．放电时，钠作负极，硫作正极B．放电时，钠极发生还原反应

C．充电时，钠极与外电源的正极相连，硫极与外电源的负极相连

D．充电时，阴极发生的反应是：

Sx2－－2e＝xS

10.下列电对中，Eθ值最小的是：

Ag+/Ag； B:

AgCl/Ag； C:

AgBr/Ag；D:

AgI/Ag

11. Eθ（Cu2+/Cu+）=0.158V，Eθ（Cu+/Cu）=0.522V，则反应2Cu+

Cu2++Cu的Kθ为：

6.93×10-7 B:

1.98×1012 C:

1.4×106 D:

4.8×10-13

12.下列都是常见的氧化剂，其中氧化能力与溶液pH值的大小无关的是：

K2Cr2O7 B:

PbO2C:

O2 D:

FeCl3

13.下列电极反应中，有关离子浓度减小时，电极电势增大的是：

Sn4++2e-=Sn2+ B:

Cl2+2e-=2Cl-C:

Fe-2e-=Fe2+ D:

2H++2e-=H2

14.下列电极反应,其它条件不变时,将有关离子浓度减半,电极电势增大的是（）

A.Cu2++2e-=CuB.I2+2e-=2I-C.Fe3++e-=Fe2+D.Sn4++2e-=Sn2+

15.当溶液中增加〔H+〕时,氧化能力不增强的氧化剂是（）

A.NO3-B.Cr2O72-C.O2D.AgCl

16.对于银锌电池:

（-）Zn│Zn2+（1mol·L-1）‖Ag+（1mol·L-1）│Ag（+）,已知E°Zn2+/Zn=-0.76V,E°Ag+/Ag=0.799V,该电池的标准电动势是（）

A.1.180VB.0.076VC.0.038VD.1.56V

17.原电池（-）Pt│Fe2+（1mol·L-1）,Fe3+（0.0001mol·L-1）‖I-（0.0001mol·L-1）,I2│Pt（+）电动势为（）

已知:

E°Fe3+/Fe2+=0.77V,E°I/I=0.535V

A.0.358VB.0.239VC.0.532VD.0.412V

18.电池反应为:

2Fe2+（1mol·L-1）+I2=2Fe3+（0.0001mol·L-1）+2I-（0.0001mol·L-1）原电池符号正确的是（）

A.（-）Fe│Fe2+（1mol·L-1）,Fe3+（0.0001mol·L-1）‖I-（0.0001mol·L-1）,I2│Pt（+）

B.（-）Pt│Fe2+（1mol·L-1）,Fe3+（0.0001mol·L-1）‖I-（0.0001mol·L-1）│I2（s）（+）

C.（-）Pt│Fe2+（1mol·L-1）,Fe3+（0.0001mol·L-1）‖I-（0.0001mol·L-1）,I2│Pt（+）

D.（-）Pt│I2,I-（0.0001mol·L-1）‖Fe2+（1mol·L-1）,Fe3+（0.0001mol·L-1）│Pt（+）

19.元素电势图

EA°:

1.151.29

┌———ClO2——┐

1.19┃1.21┃1.64

ClO4-————ClO3-——————HClO2————HClO

判断发生歧化反应倾向最大的物质是（）

A.ClO4-B.ClO3-C.HClO2D.ClO2

20.利用EA°:

1.211.6451.63

ClO3-————HClO2——————HClO————Cl2求

E°ClO3-/Cl2的计算式正确的是（）

A.E°ClO3-/Cl2=（5×1.21+3×1.645+1×1.63）/9B.E°ClO3-/Cl2=（2×1.21+2×1.645+1×1.63）/5

C.E°ClO3-/Cl2=（1.21+1.645+1.63）/3D.E°ClO3-/Cl2=（2×1.21+2×1.645+1×1.63）/3

二填空题、计算题、简答题。

（共100分）

21、（10分）配平下列离子氧化–还原反应

（1）An+Bx-→Ay－+Bm

（2）Cl2+OH－→ClO

+Cl－+H2O

（3）BiO

+Mn2＋+H＋→Bi3＋+MnO

+H2O

（4）VO

+H2C2O4·2H2O+H＋→VO2＋+CO2↑+H2O

（5）MnO

+C3H7OH→Mn2++C2H5COOH（酸性介质）

22、（5分）有一原电池：

Zn（s）|Zn2+（aq）‖MnO

（aq），Mn2+（aq）|Pt

若pH=2.00，c（MnO

）=0.12mol·L－1，c（Mn2+）=0.001mol·L－1，c（Zn2+）=0.015mol·L－1，T=298K。

（1）计算两电极的电极电势：

（2）计算该电池的电动势。

（已知：

298K时，

=1.512V；

=–0.762V）

23、（5分）在含有1.0mol·L－1的Fe3+和1.0mol·L－1的Fe2+的溶液中加入KCN（s）有[Fe（CN）6]3－，[Fe（CN）6]4－配离子生成。

当系统中c（CN－）=1.0mol·L-1，c（[Fe（CN）6]3-=c（[Fe（CN）6]4－=1.0mol·L－1时，计算E（Fe3+/Fe2+）。

已知：

=+0.769，

=4.1×1052，

=4.2×1045

24、（5分）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。

25、（8分）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；

（2）计算电解质为1mol·L－1硫酸时的电池电压（pH=0时的标准电位：

Pb2＋/Pb为–0.13V，PbO2/Pb2＋为1.46V；PbSO4的溶度积Ksp=2×10－8）。

（3）充电时发生什么反应？

当用1A电流向电池充电10h，转换的PbSO4的质量是多少（PbSO4的摩尔质量为303g·mol－1）？

26.按要求写出下列的反应方程式。

（12分，每空2分）

（1）S2O在碱性条件下发生的歧化反应如下：

S2O+OH-→S2-+S2O42-+SO32-+H2O。

该反应包含两个独立的歧化反应，它们的离子方程式分别为　　、

　　。

如果这两个独立的歧化反应是等物质的量发生的，则按上述S2O的总歧化反应的配平的离子方程式为　　。

（2）FeSO4溶液在pH＝2时暴露在空气中是比较稳定的。

如在该溶液中加入氧化亚铁硫杆菌后，大部分Fe2+离子可迅速转化成Fe3+（Fe3+是浸出硫化矿物的良好的出剂）。

这一反应是细菌浸出矿物的重要反应之一，该反应方程式为：

（3）在H2O2作用下可实现Fe（CN）63-与Fe（CN）64-之间的相互转化，在酸性溶液中H2O2可使Fe（CN）64-转化为Fe（CN）63-；在碱性溶液里H2O2可使Fe（CN）63-转化为Fe（CN）64-。

写出以上相互转化的离子方程式。

①酸性溶液中：

②碱性溶液中：

27.（10分）已知下列各标准电极电势：

φөBr2/Br－=+1.07VφөNO3－/HNO2=+0.94VφөCo3/Co2=+1.82VφөO2/H2O=+1.23V

φөH/H2=0VφөHBrO/Br2=+1.59VφөAs/AsH3=0.60V

根据各电对的电极电势，指出：

（1）最强的还原剂和最强的氧化剂是什么？

（2）哪些物质在水中不稳定？

它们都发生什么变化？

（3）Br2能否发生歧化反应？

说明原因。

（4）哪些Eө与H离子浓度无关？

（5）在pH=10的溶液中，Br2能否发生歧化？

（pBr2=1atm,除H离子外，其他物种浓度均为1moldm－3）

28.（5分）通过计算说明：

当溶液的pH=6时，试判断在下面条件下

6Mn2（aq）+5Cr2O72－（aq）+22H（aq）

6MnO4－（aq）+10Cr3（aq）+11H2O（l）

Mn2（0.10moldm－3）、Cr2O72－（0.010moldm－3）、MnO4－（0.0010moldm－3）、Cr3（0.0010moldm－3）。

反应从什么方向达到平衡？

已知：

φӨ（MnO4－/Mn2）=+1.507VφӨ（Cr2O72－/Cr3）=+1.36V

29、（5分）在25℃和101.325kPa下，向电解池通入0.04193A的恒定电流，阴极（Pt，0.1molL1HNO3）放出氢气，阳极（Cu，0.1molL1NaCl）得到Cu2+。

用0.05115molL1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+，消耗了53.12mL。

（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）。

30（5分）镅（Am）是一种用途广泛的錒系元素。

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。

试判断金属镅溶于稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。

简述理由。

（提示：

按要点有条理性的回答）

附：

E（H+/H2）=0V;E（Cl2/Cl-）=1.36V；E（O2/H2O）=1.23V。

31（10分）最近我国有人报道，将0.1molL1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有0.1molL1的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液渐渐褪色，并变得混浊。

（1）设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知φӨ（Cu2+/Cu）和φӨ（S/S2）分别为0.345V和0.476V，nFEӨ＝RTlnK，（也可用其他公式）ＥӨ表示反应的标准电动势，n为该反应得失电子数。

计算25oC下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数，写出平衡常数表达式。

（2）金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？

（3）该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的pH。

现设pH=6，写出反应的离子方程式。

（4）请对此实验结果作一简短评论。

32、（10分）右图示出在碳酸—碳酸盐体系（CO32—的分析浓度为1.0×10—2mol·L—1）中，铀的存在物种及相关电极电势随pH的变化关系（E—pH图，以标准氢电极为参比电极）。

作为比较，虚线示出H+/H2和O2/H2O两电对的E—pH关系。

8-1计算在pH分别为4.0和6.0的条件下碳酸—碳酸盐体系中主要物种的浓度。

H2CO3：

Ka1=4.5×10—7，Ka2=4.7×10—11

8-2图中a和b分别是pH=4.4和6.1的两条直线，分别写出与a和b相对应的轴的物种发生转化的方程式。

8-3分别写出与直线c和d相对应的电极反应，说明其斜率为正或负的原因。

8-4在pH=4.0的缓冲体系中加入UCl3，写出反应方程式。

8-5在pH=8.0～12之间，体系中UO2（CO3）34—和U4O9（s）能否共存？

说明理由；UO2（CO3）34—和UO2（s）能否共存？

说明理由。

33、（10分）

高中化学竞赛专题考试——电化学

（本卷共120分。

考试时间2小时）

班级：

姓名：

一选择题（每题只有1个正确选项，每题1.5分，共30分。

）

二填空题、计算题、简答题。

（共96分）

21、

（1）mxmnymnxny

（2）n2n12n－1n（3）5214527（4）212224

（5）4MnO

+5C3H7OH+12H+=5C2H5COOH+4Mn2++11H2O

22、

（1）正极为MnO

/Mn2+，负极为Zn2+/Zn。

相应的电极反应为：

MnO

（aq）+8H+（aq）+5e－

Mn2+（aq）+4H2O（l）

Zn2+（aq）+2e－

Zn（s）

pH=2.00，

=1.0×10－2mol·L－1

正极

–

=1.512V–

=1.347V

负极

–

=–0.7621V–

=–0.816V

（2）

－

–

=1.347V–（–0.816V）=2.163V

23、向Fe3+（aq）+e－

Fe2+（aq）中加KCN后，发生下列配合反应：

Fe3+（aq）+6CN－（aq）

[Fe（CN）6]3－（aq）

Fe2+（aq）+6CN－（aq）

[Fe（CN）6]4－（aq）

–

当c（CN－）=c（[Fe（CN）6]3－=c（[Fe（CN）6]4－=1.0mol·L－1时

；

所以，

–

=0.769V–

=0.36V

24、

（1）从电势图可看出Br2能歧化为Br－与BrO－：

Br2+2OH－=Br－+BrO－+H2O；Br2作氧化剂的电极反应：

Br2+2e－=2Br－；Br2作还原剂的电极反应：

Br2+4OH－=2BrO－+2H2O+2e－

Br2歧化为Br－与BrO3－：

3Br2+6OH－=5Br－+BrO3－+3H2O；Br2作氧化剂的电极反应：

Br2+2e－=2Br－；Br2作还原剂的电极反应；Br2+12OH－=2BrO

+6H2O+10e－

（2）BrO－也能发生歧化反应：

3BrO－=2Br－+BrO

；BrO－作氧化剂的电极反应：

BrO－+H2O+2e－=Br－+2OH－；BrO－作还原剂的电极反应：

BrO－+4OH－=BrO

+2H2O+4e－

25、

（1）PbO2+Pb+4H＋+2SO

=PbSO4+2H2O

（2）电池电压为2.08V

（3）2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+4H＋+2SO42－转换PbSO4的总量为：

113g

26.

（1）①5S2O+14OH-＝4S2-+3S2O42-+7H2O（2分）

②S2O+4OH-＝S2-+SO32-+2H2O（2分）

③10S2O+34OH-＝9S2-+3S2O42-+5SO32-+17H2O（2分）

（2）

或

氧化亚铁硫杆菌可不要求（2分）

（3）2Fe（CN）64-+H2O2+2H+====2Fe（CN）63-+2H2O

2Fe（CN）63-+H2O2+2OH-====2Fe（CN）64-+2H2O+O2↑（4分）

27.第二题：

28.从右向左达到平衡

29、在25℃和101.325kPa下，向电解池通入0.04193A的恒定电流，阴极（Pt，0.1molL-1HNO3）放出氢气，阳极（Cu，0.1molL-1NaCl）得到Cu2+。

用0.05115molL-1的EDTA标准溶液滴定产生的Cu2+，消耗了53.12mL。

（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）。

1阳极反应：

Cu（s）→Cu2+＋2e

阴极反应：

H2O＋e→1/2H2（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：

给定条件下的体积为

整式计算，算式和结果全对，得满分。

分步计算：

氢的摩尔数算式正确得1分；氢体积的算式正确得1分，结果正确（含单位和有效数字）各得1分。

（4分）

2计算电解所需的时间（以小时为单位）。

生成66.48mL氢气需2.717mmol×2＝5.434mmol电子，电解所需时间为

计算过程与结果各1分。

（2分）

30答案：

要点1：

E（Amn+/Am）<0,因此Am可与稀盐酸反应放出氢气转化为Amn+,n=2,3,4;但E（Am3+/Am2+）<0,Am2+一旦生成可继续与H+反应转化为Am3+。

或答：

E（Am3+/Am）<0，n=3。

（1分）

要点2：

E（Am4+/Am3+）>E（AmO2+/Am4+）,因此一旦生成的Am4+会自发歧化为AmO2+和Am3+。

（2分）

要点3：

AmO2+是强氧化剂，一旦生成足以将水氧化为O2,或将Cl－氧化为Cl2，转化为Am3+,也不能稳定存在。

相反，AmO2+是弱还原剂，在此条件下不能被氧化为AmO22+。

（1分）

要点4：

Am3+不会发生歧化（原理同上），可稳定存在。

（1分）

结论：

镅溶于稀盐酸得到的稳定形态为Am3+。

31.（10分）

（1）Cu2++S2=Cu+Sn=2,lnK=2x96485Cmol1x（0.345+0.476）V/（8.314JK1mol1x298.15K）

K=5.82×1027；（2分）

代入计算式的数值因约化导致计算结果（K）值不同，K值的指前因子在5.60〜6.93范围内均得满分。

K=[Cu2+]1[S2-]1；严格的表达式为K=（[Cu2+]1[S2]1）Xco2（2分）

（2）硫离子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散并与铜离子反应生成铜和硫，而铜离子不能通过蛋壳微孔向蛋壳内扩散。

两个要点各1分。

（2分）

（3）Cu2++H2S=Cu+S+2H+（2分）

将方程式中的H2S写成HS或S2，即使方程配平了，均不得分。

（4）请对此实验结果作一简短评论。

开放式。

只要写出了有一定合理性的评论均可得分。

32、8-1溶液中存在如下平衡：

H2CO3==H++HCO3—

Ka1=c（H+）c（HCO3—）/c（H2CO3）=4.5×10—70.5分

HCO3—==H++CO32—

Ka2=c（H+）c（CO32—）/c（HCO3—）=4.7×10—1

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