1、 电化学基础 与氧化还原平衡 习题解答 1 1.根据反应式: 2MnO4-+10Fe2+ +16H+=2Mn 2+ +10Fe3+ +8H2O 设计成原电池,其原电池的表示式是 ( C ) (A) Fe | Fe2+ ,Fe3+ | Mn2+ ,MnO4-, H+ | Mn (B) Pt | MnO4-,Mn2+ ,H+ | Fe2+ ,Fe3+| Pt (C) Pt | Fe2+ ,Fe3+ | Mn2+ ,MnO4-,H+ | Pt (D) Mn | MnO4-,Mn2+ ,H+ | Fe2+,Fe3+ | Mn 一、选择题 2 2.将下列反应设计成原电池时,不用惰性电 极的是 ( C )
2、 (A)H2+Cl2 = 2HCl (B)2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ +Cu2+ (C)Ag+ +Cl = AgCl (D)2Hg2+ +Sn2+ = Hg22+ +Sn4+ 3 3. 下列叙述中,哪一说法不够正确( C ) (A)氧化还原反应原则上都可设计成原电池; (B)测定的电池电动势总是正值; (C)电动势E若为正值,反应必发生; (D)得失电子数相同的一类反应,E值越大,反应 平衡常数越大。 4 4. 已知25时,电对 MnO4-+8H+5e=Mn2+4H2O的E1.5V, 若此时H由1 molL1减少到10-4 molL1,则该电子 对的电势变化值是 ( C ) (A)上升
3、0.38V (B)上升0.047V (C)下降0.38V (D)下降0.047V 5 5.已知电极反应ClO3-+6H+6e = Cl-+3H2O的 ( A ) (A)1.45V (B)0.73V (C)2.90V (D)-1.45V =-839.6kJmol-1,则E (ClO3-/Cl-)值为 6 6. 用测定电池电动势的方法不能求得如下数值的是( B ) (A)溶液pH ; (B)反应速度常数; (C)酸碱电离常数; (D)溶度积常数。 7. 某氧化还原反应的电动势E是正值,这是指( B ) (A)G 是正值,K1 (B)G 是负值,K1 (C)G 是正值,K0 (D)G 是负值,K0
4、所以,反应不能自发从左向右进行。 24 2.有一原电池,其电池符号为: Pt|H2(50.0kP)|H+(0.50 molL1) | | Sn4+(0.70 molL1) , Sn2+(0.50 mol L1) | Pt (1)写出半电池反应; (2) 写出电池反应; (3)计算原电池的电动势; (4)当E=0时,在保持p(H2)和c(H+)不变的情况下, c(Sn2+)/ c(Sn4+)等于多少? 25 解:(1) (+) Sn4+ 2e =Sn2+ (-) H2 -2e = 2H+ ( 2 ) Sn4+ H2 = Sn2+ + 2H+ (3) 查表 E Sn4+/Sn 2+ = 0.151
5、v E Sn4+/Sn2+ = 0.151+ (0.0592/2)lg(0.7/0.5) = 0.155v E 2H+/H2 = 0 + (0.0592/2)lg0.52/(50/100) = -0.009 E池= ESn4+/Sn2+ - E2H+/H 2 = 0.0155 (-0.009) = 0.164v 26 (4) 当E = 0 时, E Sn 4+/ Sn 2+ = E Sn4+/ Sn 2+ +(0.059/2)lg Sn4+/ Sn2+ -0.009 = 0.151 +(0.0592/2)lgSn4+/ Sn2+ Sn4+/ Sn2+ = 3.7710-6, Sn2+/Sn4+
6、 = 2.6105 27 3.已知E (Ag+/Ag) =0.799V,Ag2C2O4的溶 度常数3.51011。 求Ag2C2O4+2e2Ag+C2O42 E=? 28 第八章 黑土、黑钙土、栗钙土 黑土、黑钙土、栗 钙土与黑垆土等从广义 的范围来说,基本上都 属于腐殖质的钙质土壤 。在景观上属于温带和 暖温带及半湿润与半干 旱草甸草原与灌木草原 类型。 1 1 黑土黑土景观及土壤剖面 2 2 第一,表层腐殖质积聚:土壤有机质不仅来自 草本植物的枝叶,更重要是也来自其根系,因而其 腐殖质层深厚、向下迁移过渡,且以胡敏酸为主, 一般H/F1 第二,土体一般均有碳酸盐积聚,且与大气干 燥度成正比
7、。 第三,土壤矿物多以水云母、蛭石和蒙脱石为 主,粘粒SiO2/R2O3为3.33.7左右。 特点: 3 3 第一节 黑土 中国黑土面积734.65万hm2,集中分布于北纬 4449,东经125127之间,以黑龙江、吉林两 省中部较多。 黑土是温带半湿润季风气候,森林草甸或草 原化草甸植被条件下,具有深厚腐殖质层,粘化B 层及风化B层的土壤,通体无石灰反应,呈中性。 自然土壤腐殖质含量50g/kg80g/kg,耕种化 土壤20g/kg40g/kg,向下呈舌状过渡,pH6.57.0 ,全剖面无石灰反应,盐基饱和度70%。 4 4 一、一、形成条件形成条件 气候气候:温带半湿润地区温带半湿润地区,
8、年均温0.56,10积 温25003000,夏季温暖,冬季漫长而严寒,无霜期 90140天。年降水量450650毫米,90以上的雨量 集中于暖季(49月),冬季少雪。土壤冻结深度达冻结深度达1 1 2 2米以上米以上。 植被植被:植被属于草原化草甸类型 草原化草甸类型,以杂类草群落为主 ,当地称为“五花草塘五花草塘”。其植物种类多,生长繁茂,一 般高4050厘米,覆盖度达8090;根系深达80 100厘米,但以表层20厘米最为集中。 地形:地形:波状起伏的波状起伏的低山丘陵低山丘陵,又称为漫岗,相对高度,又称为漫岗,相对高度 5 51010米。米。 成土母质:成土母质:更新统黄土状更新统黄土状
9、粘质沉积物粘质沉积物为主。为主。 5 5 二、黑土的成土过程、剖面形态、基本性状 与诊断特征 (一)黑土的成土过程 黑土的成土过程主要是腐殖质累积与分解、淋 溶与淀积过程。 1、腐殖质的累积与分解过程: 黑土地区气候冷凉半湿润,母质粘重,透水性不 良,并有季节性冻层存在,易形成上层滞水。草甸植 被生长繁茂,根系发达。漫长冬季,微生物活动受到 抑制,植物残体得不到充分分解,腐殖质得到累积, 形成含量高、层位厚的腐殖质层。一般该层可达 3050cm,高者可达100cm以上,垦前表土有机质含 量可达50g/kg80g/kg左右,这通常是其它草原土壤所 不能达到的。 6 6 2、淋溶和淀积过程: 黑土
10、的地形大都是波状起伏的漫川漫岗地, 夏季降水集中,降水后一部分形成地表径流,一 部分形成下渗水流,土体内易溶的有机胶体、养 分、灰分元素产生淋溶下移,并在淀积层中淀积 。因此,黑土层深厚,B层有明显的铁、锰、硅的 淀积物,以结核、斑状、粉末形态出现,在AB、 B层内结构体外围可见到大量暗棕色胶膜以及白色 SiO2粉末(硅酸盐水解形成),这与生物化学循 环、水分循环等淋溶淀积因素有关。 7 7 (二)剖面形态 黑土剖面基本发生层由Ah-ABs-Btq-C组成。 Ah层(腐殖质层):3070cm,厚者可达100cm以上 。黑色,潮湿松软,粘壤土,团粒结构,水稳性团粒 可达50%以上。土体疏松多孔,
11、pH6.57.0。 ABs层(过渡层):厚度不等,通常3050cm,暗灰 棕色,粘壤土,小块状结构,可明显见到上部腐殖质 淋溶的舌状条带,有黄色或黑色的填土动物穴, pH6.5左右。 Btq层(淀积层):50100cm,底土母质粘重时层次 较薄且距地面较浅。颜色不均一,黄棕色,粘壤土, 土体紧实,上部为小棱块状,下部为大棱柱状,可见 到铁锰结核、胶膜、SiO2粉末等淀积物,pH7.0左右 。 C层(母质层):为黄土状堆积物。 8 8 (三)基本特征与诊断特征 1、黑土的机械组成比较均一,土壤质地较粘 重,多为壤土到粘壤土,以粗粉沙和粘粒两级比重 为最多,各占30%40%左右。通常土层上部质地较
12、 轻,下层质地较重,粘粒有淋溶淀积现象。黑土的 机械组成受母质的影响很大,如母质为黄土状物质 者,则以粉沙、粘粒为主,若母质为红粘土者,则 粘粒含量明显增多。 9 9 2、黑土结构性好,自然土壤呈土层为团粒结构,水稳 性团粒可达50%以上。黑土开垦后随耕种时间增长, 团粒结构体变小,数量变少。 3、黑土容重1.01.4左右,耕垦后通常腐殖质降低, 淀积层层位提高。随着团粒结构的破坏,容重明显 增高。一般总孔隙度多在40%60%,毛管孔隙所占 比例较大,可占20%30%,通气孔度占20%左右, 因此,黑土层透水,持水、通气性均较好。 1010 4、黑土矿物组成中次生矿物以蒙脱石、伊利石为主 ,含
13、有少量绿泥石、赤铁矿、褐铁矿。不同粒级次 生粘土矿物组成比例有所差别。 5、黑土的有机质含量相当丰富,自然土壤多在 50100g/kg,耕种土壤明显降低,一般在 20g/kg40g/kg左右,黑土腐殖质组成中以胡敏酸为 主,H/F多在1以上,胡敏酸钙结合态比例较大,通 常可占30%40%。 1111 6、黑土为微酸性至中性反应,pH6.57.0左右,剖 面分异不明显。通体剖面无石灰反应,阳离子交 换量较高,为3545cmol(+)/kg,以钙镁为主,盐 基饱和度80%90%。 7、黑土的化学组成较为均匀,硅铁铝率为2.62.8 ,剖面分异铁锰氧化物在剖面内略有分异,淀积层 有增加的趋势。 8、
14、养分含量丰富,表层全氮1.5g/kg2.0g/kg,全磷 1g/kg左右,全钾13g/kg以上。 1212 综上所述,黑土的主要诊断特征为: 具有较深厚的暗色腐殖质层,向下逐渐过渡, 含量多在2050g/kg(耕地),组成以胡敏酸为主; pH6.57.0,剖面内通常无石灰反应;盐基交换量高 ,盐基饱和度多大于70%;SiO2、Al2O3、Fe2O3剖 面内分异不显著。 1313 三、黑土的亚类划分及其特征 根据黑土的成土条件、成土过程和属性,可 划分为典型黑土、白浆化黑土、草甸黑土、表潜 黑土四个亚类。 1414 四、与其他土类的区别 1.与暗棕壤的区别:暗棕壤的降水量多 600mm,属温带湿
15、润气候,土体受淋溶强度 大。 暗棕壤表层、淋溶层酸度比黑土大,pH6.06.5左 右,三氧化物、粘粒有一定分异,且B层粘化明显 ,Bt/A1.2,而且盐基饱和度比黑土略低。 2.与白浆土的区别:白浆土为淋溶土纲,A层 下可见由漂洗作用形成的白浆层。该层酸度偏大 ,pH5.56.0,盐基饱和度偏低。B层有粘化淀积 现象。且白浆土A层薄,向下呈水平过渡。 3.与黑钙土的区别:黑钙土土体淋溶度弱,土 层内有CaCO3淀积或钙积层,被划分为钙层土纲 。黑钙土pH7.08.0,呈中性及微碱性,盐基饱和 度高达90%以上。 1515 五、黑土的利用与培肥 (一)农田生态保护 (二)水土保持 (三)培肥土壤
16、 (四)土壤保墒耕作和灌排工程 1616 第二节 黑钙土 黑钙土:是温带半干润气候,在草甸草原植是温带半干润气候,在草甸草原植 被条件下,经历腐殖质积累过程和碳酸钙淋溶过被条件下,经历腐殖质积累过程和碳酸钙淋溶过 程所形成的具有黑色腐殖质表层,下部具有钙积程所形成的具有黑色腐殖质表层,下部具有钙积 层或石灰反应的土壤。层或石灰反应的土壤。 黑钙土分布于北纬黑钙土分布于北纬43484348,东经,东经119126119126之之 间,多集中分布于间,多集中分布于松嫩平原、大兴安岭两侧和和松 辽分水岭地区。东北以呼兰河为界,西达大兴安地区。东北以呼兰河为界,西达大兴安 岭西侧北至齐齐哈尔以北地区,
17、南达西辽河南岸岭西侧北至齐齐哈尔以北地区,南达西辽河南岸 。中国黑钙土面积。中国黑钙土面积1321.061321.06万万hmhm 2 2 。 内蒙、吉林、黑龙江、新疆 1717 黑钙土景观及剖面特点黑钙土景观及剖面特点 1818 一、一、形成条件形成条件 气候气候:温带半湿润气候温带半湿润气候,夏季温和多雨,冬季寒冷,夏季温和多雨,冬季寒冷 干燥;年均温干燥;年均温-1-1- -5 5,1010积温积温16001600 30003000,年降水量,年降水量350350450450毫米,年干燥度毫米,年干燥度 0 0. .9 91 1. .2 2;土壤冻结深度达;土壤冻结深度达1 1. .3
18、3米以上。米以上。 植被植被:草原和草甸草原,旱生菊科蒿类和禾本科草草原和草甸草原,旱生菊科蒿类和禾本科草 类为主的,覆盖度为类为主的,覆盖度为60609090。 地形地形:平缓丘陵、坡地。平缓丘陵、坡地。 成土母质成土母质:黄土状沉积物和砂性淤积物等黄土状沉积物和砂性淤积物等, ,较黑土粗。较黑土粗。 1919 二、黑又被称为PDPC法,就是英文“Process Decision Program Chart”的首个字母的缩写。 所谓PDPC法,它的用途就是在为了实现某个改进项目或 开发任务时,在制定项目计划或进行系统设计时,预测可 以考虑到的障碍或者意外,从而在意外或障碍出现时可以 找到预先
19、制定好的应急措施来保证任务的如期完成。 PDPC法首先由日本在1976年提出,于1979年引入中国, 是全面质量管理新七种工具之一。 56 第5章- 1.2 基本管理和策划工具过程决策程序图 57 过程决策程序图例子如下, 57 第5章- 1.2 基本管理和策划工具过程决策程序图 58 过程决策程序图的作用 当原定的计划出现意外时,过程决策程序图可以用在对可能 导致某个项目失败的种种情况做出相应的应急计划之中。 它在列出完成项目所需的所有任务时,随后预测并列出所有 可能发生的问题或障碍,对于每种障碍都能够做出一个预先 决定,即如果每一个问题发生的话,将采取什么应急措施。 意外事件计划应该包括确
20、保对采取措施所需资源的可获得性 。 58 第5章- 1.2 基本管理和策划工具系统图 59 系统图及其作用 系统图又称为“树图”,它将任务(或目标)层层分解为 实现目标所需要的详细步骤、方法,同项目管理中的工 作分解结构(WBS)相似。 59 第5章- 1.2 基本管理和策划工具系统图 60 系统图法的思路 系统图法思考问题的模式是,为了达到某个目的,就必须采取某个手段 ;为了实现这一手段,又必须考虑下一级水平的目的。这样,上一级水 平的手段,就成为下一级水平的目的,如下图所示, 60 第5章- 1.3 过程改进工具 61 企业是由许许多多个过程组成的,过程的持续改进是质量提高的关键因 素之一
21、。 为了有效改进组织的过程,很多企业组织创建或采用了一种或多种模式 ,这种模式具有其相对固定的操作步骤,作为过程改进的工具。 l问题的界定模式 l解决问题的模式及其步骤 l“5个为什么”思维模式 lPDCA/PDSA循环SIPOC分析过程 l过程改进模式及步骤 61 第5章- 1.3 过程改进工具 62 在使用一种改进方法之前,必须清楚界定问题并加以陈述。 问题的界定程序如下, l质量问题真实的、根本的原因必须辨识清楚。 l所谓问题,就是回答下面两个问题之间的差距, 过程目前的工作状态是什么,过程应当具有的状态是什 么? 过程目前达到的结果是什么,要求的或期望的结果是什 么? 对于问题的清楚界定和陈述,应当包括 对于问题的测量方法的陈述; 要求达到的目标陈述; 解决问题的进度时间表。 问题的界定模式 62