题目
下列各组物质,能自发发生反应的是 ( )A. Cu、Cu2+B. Cr2O72-、Cr3+C. MnO2、Mn2+D. SnCl4、Sn
下列各组物质,能自发发生反应的是 ( )
A. Cu、Cu2+
B. Cr2O72-、Cr3+
C. MnO2、Mn2+
D. SnCl4、Sn
题目解答
答案
D. SnCl4、Sn
解析
本题考查氧化还原反应的自发性判断,核心在于比较各组物质的标准电极电位差。若两种物质的氧化还原能力存在差异(即电位差),则可能发生自发反应。解题关键点:
- 同一元素不同价态的物质,若高价态的氧化能力足够强,可将低价态氧化(或反之)。
- 标准电极电位高的物质更易被还原,反之则易被氧化。
- 固体与溶液中同元素不同价态的组合,需考虑浓度和反应可行性。
选项分析
A. Cu、Cu²+
- Cu(金属单质)与Cu²+(+2价)属于同一电对(Cu²+/Cu,标准电位0.34 V)。
- 在标准条件下,两者电位相同,无驱动力,无法自发反应。
B. Cr₂O₇²⁻、Cr³+
- Cr₂O₇²⁻(+6价)在酸性条件下的标准电位为1.57 V,Cr³+(+3价)的标准电位为-0.74 V。
- 虽然Cr₂O₇²⁻氧化性强,但两者属于同一物质的不同形态(歧化反应),需外部条件(如酸性环境)才能反应,题目未提供条件,故不自发。
C. MnO₂、Mn²+
- MnO₂(+4价)在酸性条件下的标准电位为1.23 V,Mn²+(+2价)的标准电位为-1.18 V。
- MnO₂为固体,溶液中Mn²+浓度较低,两者电位差不足以驱动反应,故不自发。
D. SnCl₄、Sn
- SnCl₄(+4价)的标准电位为-0.14 V,Sn(0价)的标准电位为0 V。
- SnCl₄氧化能力较强,可将Sn(金属)氧化为Sn²+,自身被还原为Sn²+,反应为:
$\text{SnCl}_4 + \text{Sn} \rightarrow 2\text{SnCl}_2$ - 电位差显著(ΔE ≈ 0.14 V),反应可自发进行。