38、中南大學(xué)無機(jī)化學(xué)題庫答案：問答題(7-9).pdf

116 七 溶液與膠體 1 用乙二醇較好 因?yàn)樗姆悬c(diǎn)高 難揮發(fā) 而乙醇的沸點(diǎn)比水還低 在汽車行駛時(shí) 會(huì)使散熱器水箱受熱 溶液中的乙醇先揮發(fā)而容易著火 2 凝固點(diǎn)由低至高的順序?yàn)?3 蒸氣壓增加的順序?yàn)?4 將 0 的冰放在 0 的水中將出現(xiàn)冰水平衡共存現(xiàn)象 因?yàn)?0 的冰和 0 的水它 們的蒸氣壓相等 但將 0 的冰放在 0 的鹽水中將發(fā)生冰融化為水 冰將消失的現(xiàn) 象 因?yàn)楸恼魵鈮捍笥邴}水的蒸氣壓 5 根據(jù)題意 KCl 的物質(zhì)的量為 0 12 m mol 而 AgNO3 的物質(zhì)的量為 0 5 m mol 因 此 AgNO3 是過量的 則 AgCl 膠團(tuán)的結(jié)構(gòu)式為 AgCl m n Ag n x NO 3 x x NO 3 膠核 電位離子 反離子 反離子 吸附層 膠粒 擴(kuò)散層 膠團(tuán) 由于膠粒帶正電荷 所以電泳時(shí)膠粒向負(fù)極 陰極 移動(dòng) 6 沸點(diǎn)由低至高的順序排列如下 MgSO4 K3 Fe CN 6 因?yàn)?AgNO3 過量 所以形成的膠粒帶正電 起聚沉作用的是負(fù)離子 聚沉能力 K3 Fe CN 6 MgSO4 AlCl3 13 溶液中微粒的總濃度越大 蒸氣壓將越低 所以可排序?yàn)?MgSO4 K3 Fe CN 6 聚沉值越小 則聚沉能力越大 17 As2S3 m n HS n x H x x H 由于膠粒帶負(fù)電荷 所以電泳時(shí)膠粒向正極 陽極 移動(dòng) 18 從題目數(shù)據(jù)看是 NH4 2C2O4 過量 所以草酸鈣溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為 CaC2O4 m n C2O42 2 n x NH 4 2 x 2 x NH 4 由于膠粒帶負(fù)電荷 所以電泳時(shí)膠粒向正極 陽極 移動(dòng) 19 因?yàn)橄∪芤旱囊罃?shù)性主要與在一定量溶劑中所含溶質(zhì)的微粒數(shù)目有關(guān) 而與溶質(zhì)的本性 無關(guān) 在相同的壓力下 相同質(zhì)量摩爾濃度的葡萄糖和食鹽水溶液中 由于食鹽是電 解質(zhì) 而葡萄糖是非電解質(zhì) 所以它們的溶液中微粒數(shù)目不相同 食鹽溶液中的微粒 數(shù)多一些 它的滲透壓也大一些 20 純?nèi)軇┑恼魵鈮翰煌谌芤旱恼魵鈮?因?yàn)槿芤褐谐巳軇┓肿油?還含有溶質(zhì)分子 當(dāng)溶液中的溶質(zhì)是難揮發(fā)的物質(zhì)時(shí) 則溶液的蒸氣壓實(shí)際上是溶液中溶劑的蒸氣壓 由 于溶質(zhì)分子占據(jù)了一定的液面位置 使單位時(shí)間內(nèi)溶劑分子逸出的分子數(shù)減少 導(dǎo)致溶 液的蒸氣壓比純?nèi)軇┫陆?當(dāng)溶質(zhì)是難揮發(fā)的非電解質(zhì)時(shí) 稀溶液蒸氣壓值符合拉烏爾 定律 在一定溫度下 稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶劑摩爾分?jǐn)?shù)的乘積 在這種情況下 溶液的蒸氣壓必然小于純?nèi)軇┑恼魵鈮?其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 AAA PXp 當(dāng)溶液很稀時(shí) 可以有如下近似計(jì)算公式 mKp 因此拉烏爾定律也可以作如下表述 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比 而與溶質(zhì)的本性無關(guān) 當(dāng)溶質(zhì)為難揮發(fā)電解質(zhì)時(shí) 溶液的蒸氣壓也必然下降 但其具體數(shù)值因受電離程度的影 響 無法以一些簡單公式進(jìn)行計(jì)算 當(dāng)溶質(zhì)也有揮發(fā)性時(shí) 若溶質(zhì)與溶劑相互間不發(fā)生作用 這種溶液也稱為理想溶液 則拉烏爾定律分別適用于它們 AAA PXp BBB PXp 則溶液的蒸氣壓等于各組分蒸氣壓之和 顯然 當(dāng)溶質(zhì)的揮發(fā)性比純?nèi)軇┑膿]發(fā)性還大 時(shí) 溶液的蒸氣壓可以大于純?nèi)軇┑恼魵鈮?119 21 純水的冷卻過程 從 A 點(diǎn)開始 水逐漸冷卻 溫度降至 B 點(diǎn) 0 時(shí) 水開始結(jié)冰 在水結(jié)冰的過程 中 溫度保持不變 水和冰處于固 液平衡狀態(tài) 這時(shí) 曲線出現(xiàn)一水平直線 BC 到 C 點(diǎn)時(shí) 水完全結(jié)成了冰 隨溫度的下降 冰的溫度繼續(xù)降低 水溶液的冷卻過程 從 A1點(diǎn)開始 水溶液逐漸冷卻 溫度降至 B1點(diǎn) 溫度低于 0 時(shí) 溶液中的溶劑開 始結(jié)冰 由于溶液的蒸氣壓低于純水的蒸氣壓 所以溶液的凝固點(diǎn) 實(shí)際是溶液中水的 凝固點(diǎn) 低于純水的凝固點(diǎn) 隨著溶液中水以冰的形式不斷析出 溶液的濃度不斷增 大 而溶液的蒸氣壓則繼續(xù)下降 因而溶液的凝固點(diǎn)也繼續(xù)降低 曲線中出現(xiàn) B1C1 段 至 C1點(diǎn)時(shí) 溶液中的溶質(zhì)由于達(dá)到飽和而隨同冰一起析出 由于溶質(zhì)和冰一起析 出 溶液的濃度保持不變 則體系的溫度也保持不變 出現(xiàn)一水平直線 C1D1 至 D1 點(diǎn)時(shí) 溶液全部凍結(jié)為固相 隨溫度的下降 凍結(jié)物的溫度繼續(xù)降低 對(duì)比上述過程 兩者的區(qū)別是 純水冷卻時(shí) 有固定的凝固點(diǎn) 而水溶液冷卻時(shí) 溶液中的水凝固沒有固定的凝固點(diǎn) 22 在水的相圖中 AO 線 BO 線 CO 線分別表示氣 液 液 固和氣 固兩相的平衡 曲線 具體是 OA 線 水在不同溫度下的蒸氣壓曲線 OB 線 水的凝固點(diǎn) 或冰的熔點(diǎn) 隨壓力變化的曲線 OC 線 冰在不同溫度下的蒸氣壓曲線 也是冰的升華曲線 OA 線的物理意義 OA 線是水的液相區(qū)和固相區(qū)的分界線 曲線上的任意一點(diǎn) 表示 氣 液兩相處于平衡狀態(tài) 當(dāng)曲線上某點(diǎn)壓力等于外界大氣壓時(shí) 則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度就 是水的沸點(diǎn) 如果壓力不變 改變溫度 則兩相平衡將被破壞 溫度降低則變?yōu)樗?溫度升高則變?yōu)樗魵?同樣 如果溫度不變 改變壓力 兩相平衡也將被破壞 壓 力增大 則變?yōu)樗?壓力減小則變?yōu)樗魵?所以 當(dāng)溫度或壓力之一發(fā)生改變 另一項(xiàng)只能按曲線對(duì)應(yīng)的值改變才能保持平衡 OB 線和 OC 線的物理意義也可作相類似的分析 23 經(jīng)過足夠長的時(shí)間后 A 杯中的水會(huì)全部轉(zhuǎn)移至 B 杯中 因?yàn)榧兯恼魵鈮嚎偸谴笥?溶液的蒸氣壓 則在該密閉容器中 水蒸氣壓對(duì)純水是飽和的 則對(duì)于溶液則是過飽 和的 水蒸氣會(huì)凝聚到溶液中 而當(dāng)水蒸氣對(duì)溶液是飽和的 則對(duì)純水卻是不飽和的 純水將繼續(xù)蒸發(fā) 再次重復(fù)上述過程 一直到純水全部轉(zhuǎn)移到溶液中為止 24 膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為 Al OH 3 m n Al3 3 n x Cl X x Cl 膠核 吸附層 擴(kuò)散層 膠粒 膠團(tuán) 由于膠粒帶正電 所以在電泳時(shí)膠粒向負(fù)極移動(dòng) 120 25 分散質(zhì)粒子平均直徑為 1 n m 100 n m 之間的分散體系稱為膠體分散系 有穩(wěn)定劑存在下的高度分散的膠體分散系稱為溶膠 溶膠可分為 氣溶膠 以氣體為分散介質(zhì) 液體 固體為分散質(zhì)形成的溶膠 如云 霧 煙 塵 液溶膠 以液體為分散介質(zhì) 氣體 液體 固體為分散質(zhì)形成的溶膠 這是應(yīng)用最多 的溶膠 在不指名情況下溶膠即指液溶膠 例如泡沫 牛奶 金溶膠等 固溶膠 以固體為分散介質(zhì) 氣體 液體 固體為分散質(zhì)形成的溶膠 如泡沫塑料 泡沫橡膠 泡沫陶瓷 有色玻璃 非均勻態(tài)合金 紅寶石等 溶膠 主要指液溶膠 具有如下基本性質(zhì) 溶膠的光學(xué)性質(zhì) 丁達(dá)爾現(xiàn)象 在暗室中 當(dāng)一束光通過溶膠時(shí) 在垂直于光路方向上可以觀察到一條明亮的光柱 這種現(xiàn)象稱為丁達(dá)爾現(xiàn)象 這是因?yàn)槟z粒直徑小于入射光的波長 發(fā)生光的散射現(xiàn)象 丁達(dá)爾現(xiàn)象可以區(qū)別溶膠與溶液 溶膠的電學(xué)性質(zhì) 電泳現(xiàn)象 溶膠粒子在電場中可以定向移動(dòng) 這種現(xiàn)象稱為電泳 這是因?yàn)槟z粒帶有一定的電荷 所以在電場中會(huì)向一定的電極方向移動(dòng) 電泳現(xiàn)象可用于檢驗(yàn)?zāi)z粒所帶電荷 溶膠的動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 布朗運(yùn)動(dòng) 懸浮在水中的細(xì)小微粒不停地 無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)稱為布朗運(yùn)動(dòng) 由于溶膠粒子很小 且呈 不規(guī)則狀 與水分子大小有一定可比性 所以水分子從不同方向上對(duì)膠粒不均勻的撞擊 及膠粒本身的熱運(yùn)動(dòng) 造成膠粒不停地 無規(guī)則的運(yùn)動(dòng) 溶膠體系因有巨大的表面積 從而有巨大的表面能 在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的 但布朗運(yùn)動(dòng)使膠粒能克服地心引力而不 易沉降 使溶膠具有動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性 是溶膠穩(wěn)定性因素之一 26 經(jīng)過長時(shí)間的放置后 濃的變稀 稀的變濃 只要時(shí)間足夠的長 兩杯糖水的濃度最 終將變得濃度相等 因?yàn)槿芤旱恼魵鈮合陆蹬c溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比 所以濃溶液 的蒸氣壓較小 稀溶液的蒸氣壓較大 在密閉的玻璃罩鐘內(nèi)蒸氣壓對(duì)稀溶液是飽和的 則對(duì)濃溶液則是過飽和的 水蒸氣將在濃溶液的液面凝聚為水 這樣對(duì)稀溶液又是不飽 和的了 稀溶液的溶劑水將繼續(xù)蒸發(fā) 再重復(fù)上述過程 直至兩杯糖水濃度相等 才 達(dá)到平衡 27 海水中鹽的濃度比淡水中要大得多 海水中的魚為適應(yīng)海水的生存條件 他們的細(xì)胞中 的細(xì)胞液鹽的濃度高于淡水中鹽的濃度 若將海水魚放置在淡水中 則由于滲透作用 水通過魚的細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 導(dǎo)致魚的細(xì)胞內(nèi)液體過多 細(xì)胞壁將會(huì)脹破 因此海 水中的魚在淡水中不能生存 28 由于正離子通常半徑較小 水化能力強(qiáng) 所以正離子對(duì)負(fù)溶膠起聚沉作用時(shí)不是以簡單 離子去作用 而是帶著水化層去中和負(fù)溶膠的電荷的 而半徑小的正離子水化層的厚度 較大 水化半徑要大于半徑大的正離子的水化半徑 所以電荷數(shù)相同的正離子對(duì)負(fù)溶膠 的聚沉能力 是半徑大的強(qiáng)于半徑小的 121 29 稀的飽和溶液和濃的不飽和溶液都是可以存在的 對(duì)于一些難溶物質(zhì) 如難溶鹽 達(dá) 到溶解 沉淀平衡時(shí) 溶液中所含溶質(zhì)質(zhì)量很少 例如 AgCl 是一種難溶鹽 在其飽 和溶液中溶解的 AgCl 量很少 濃度在 10 5 mol L 1 左右 而對(duì)于易溶鹽 例如 AgNO3 的溶解度很大 在室溫下即達(dá) 200 g 以上 100 g 水 所以即使未達(dá)溶解平衡其濃度也 已經(jīng)很大了 30 由于海水中含鹽量大約為 2 3 導(dǎo)致海水的凝固點(diǎn)下降 當(dāng)海水在 0 以下結(jié)冰時(shí) 實(shí)際上是海水中的水結(jié)冰析出 海水中的鹽因遠(yuǎn)未達(dá)到飽和而不會(huì)析出 海水中的鹽要 與冰一道析出 必須是大量水結(jié)冰后 溫度繼續(xù)下降 海水中鹽的濃度達(dá)到飽和時(shí)才 會(huì)發(fā)生 而海水的量很大 盡管析出了許多冰山 但海水中的鹽仍然不會(huì)達(dá)到飽和狀 態(tài) 所以鹽不會(huì)析出 形成的冰山都是由水結(jié)冰而析出的 122 八 電解質(zhì)溶液 1 強(qiáng)酸溶液 H3N CH2 C OH O 強(qiáng)堿溶液 H2N CH2 C O O 純水溶液 H 3N CH2 C O O 2 不相同 中和醋酸所需 NaOH 的量較多 因?yàn)?HCl 是強(qiáng)酸 在水中完全電離 pH 3 80 時(shí) HCl H 10 3 80 1 6 10 4 mol L 1 而 HAc 是弱酸 在水中只部分電離 pH 3 80 時(shí) H HAcKa 1 6 10 4 mol L 1 HAc 5 24 108 1 106 1 1 4 10 3 mol L 1 可見 HAc HCl 在相同體積情況下 HAc 的量要比 HCl 多得多 所以中和醋酸 所需 NaOH 的量較多 3 草酸是個(gè)二元弱酸 溶液中存在下列離解平衡 H2C2O4 H HC2O4 HC 2O4 H C 2O4 2 加入 Ca2 離子溶液后 Ca2 C 2O4 2 Ksp CaC 2O4 因而析出 CaC2O4 沉淀 當(dāng)過濾 出沉淀后 溶液中 Ca2 C 2O4 2 Ksp CaC 2O4 溶液中仍然存在以下平衡 H2C2O4 H HC2O4 HC 2O4 H C 2O4 2 加氨水于濾液中 由于 NH3中和了 H NH 3 H NH 4 促使上述平衡向右移 動(dòng) 體系中 C2O 2 4 增大 于是又使 Ca2 C 2O4 2 Ksp CaC 2O4 再次析出 CaC2O4 沉淀 4 加入 KI 溶液后 將有黃色 AgI 沉淀析出 因?yàn)?Ag 2CrO4固體在水中將有少量溶解 Ag 2CrO4 2 Ag CrO 4 2 溶液中 Ag 2 CrO 4 2 Ksp Ag 2C2O4 1 1 10 12 設(shè) Ag 2CrO4的溶解度為 s mol L 1 則 Ag 2 s CrO 4 2 s 即 2 s 2 s 1 1 10 12 可計(jì)算得 s 6 5 10 5 mol L 1 123 而 Ag 2 s 1 3 10 4 mol L 1 當(dāng)加入 KI 溶液后 若 Ag I 8 3 10 17 就會(huì)有 AgI 沉淀析出 即 I Ag KspAgI 4 17 103 1 103 8 6 4 10 13 mol L 1 該 I 是一個(gè)很小的數(shù)值 所以稍微滴加少許 KI 溶液就有黃色 AgI 沉淀析出 若加入 足夠的 KI 溶液 就可以把磚紅色的 Ag 2CrO4固體全部轉(zhuǎn)化為黃色的 AgI 沉淀 5 在水中形成酸的有 P4P6 Mn2O7 Cl2O B2O3 I2O5 SO2 Cl2O7 CO2 SO3 在水中形成堿的有 Na2O 它們與水反應(yīng)的方程式如下 P4P6 6 H2O 4 H3PO3 Mn2O7 H2O 2 HMnO4 Cl2O H2O 2 HClO B2O3 3 H2O 2 H3BO3 I2O5 H2O 2 HIO3 SO2 H2O H2SO3 Cl2O7 H2O 2 HClO4 CO2 H2O H2CO3 SO3 H2O H2SO4 Na2O H2O NaOH 6 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論 酸 H2S HCl 堿 CO 2 3 NO 2 CH3COO OH 既是酸又是堿 HS H 2PO 4 NH3 H2O 7 HCN H2O H3O CN 酸1 堿2 酸2 堿1 Ka 3 HCN CNOH KHCN 4 93 10 10 NO 2 H2O OH HNO 2 堿1 酸2 堿2 酸1 Kb 2 2 NO HNOOH 2 HNO K Kw 4 14 106 4 100 1 2 2 10 11 S2 H 2O OH HS 堿1 酸2 堿2 酸1 124 Kb 2 S HSOH 2 Ka Kw 15 14 101 7 100 1 1 4 PO 3 4 H2O OH HPO 2 4 堿1 酸2 堿2 酸1 Kb 3 4 2 4 PO HPOOH 3 Ka Kw 13 14 102 2 100 1 4 5 10 2 8 因?yàn)辂}的水解實(shí)質(zhì)是它與水反應(yīng)生成弱電解質(zhì) 具體地說是組成鹽的正負(fù)離子分別加合 OH 或 H 生成弱堿或弱酸 在周期表中堿金屬離子不能結(jié)合水中的 OH 離子生成弱電 解質(zhì) 所以它們幾乎不水解 酸根離子的水解常數(shù) Kh Ka Kw 所以 Ka 越小酸越弱 即酸根離子加質(zhì)子能力越強(qiáng) 則水解常數(shù) Kh 越大 可見 酸根離子的水解常數(shù)與它們加合質(zhì)子的能力成正比 9 金屬硫化物和碳酸鹽均屬于弱酸鹽 它們的弱酸根離子水解程度都很大 S2 H 2O HS OH HS H 2O H2S OH CO32 H 2O HCO3 OH HCO3 H 2O H2CO3 OH 難溶金屬硫化物和碳酸鹽或多或少會(huì)溶解一點(diǎn) 溶解部分是完全電離的 進(jìn)而發(fā)生水 解 由于水解 將使 S2 CO 3 2 濃度減小 它們與金屬離子結(jié)合成難溶物的機(jī)會(huì)也相應(yīng) 減小 從而會(huì)使難溶金屬硫化物和碳酸鹽的溶解度有所增大 10 由于硫化鋁是弱酸弱堿鹽 在水中強(qiáng)烈水解 所謂雙水解 其水解產(chǎn)物是難溶的弱堿 和易成氣體逸出的 H2S 水解過程進(jìn)行非常完全 Al2S3 6 H2O 2 Al OH 3 3 H2S 所以硫化鋁不能在水中重結(jié)晶 11 醋酸的電離平衡式如下 HAc H Ac 當(dāng)加入鹽酸時(shí) 由于鹽酸是強(qiáng)電解質(zhì) 所以溶液中加入了大量 H 離子 由于同離子效 應(yīng) 醋酸的電離平衡將向左移動(dòng) 即醋酸的電離度將減小 當(dāng)加入強(qiáng)電解質(zhì) NaAc 后 由于 NaAc 電離出的醋酸根對(duì)醋酸的電離平衡起同離子效 應(yīng) 將降低醋酸的電離度 當(dāng)加水稀釋時(shí) 由于溶液變稀 H 和 Ac 結(jié)合成 HAc 的機(jī)會(huì)減少 即平衡會(huì)向右移 動(dòng) 使 HAc 的電離度增大 125 12 不對(duì) 因?yàn)榘彼侨蹼娊赓|(zhì) 在稀釋時(shí)電離度有所增大 其中 OH 與其濃度的 平方根成正比 OH cKb 所以 當(dāng)濃度降低 1 倍時(shí) OH 將減少到原來的 2 1 不對(duì) 因?yàn)樵谝欢囟认氯蹼娊赓|(zhì)的電離常數(shù)在稀溶液中不隨濃度而變 對(duì) 因?yàn)?NaOH 是強(qiáng)電解質(zhì) 在水中完全電離 所以將 NaOH 溶液的濃度稀釋一 倍 溶液中的 OH 離子濃度就減少到原來的一半 不對(duì) 因?yàn)?HCl 是強(qiáng)電解質(zhì) 在水中完全電離 所以 H HCl 而 HAc 是弱 電解質(zhì) 在水中僅有小部分電離 H cKa 若以 HAc c0 HCl 2 c0 KaHAc 1 8 10 5 計(jì) 則兩者的濃度比為 0 5 0 108 1 2 c c 471 0 c倍 13 酸性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)?H2SO4 H2PO 4 H2O NH3 OH 14 堿性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)?OH NH 3 HPO 2 4 H2O HSO 4 15 因?yàn)?HAc 在電離的過程將放出質(zhì)子 因此凡能加合質(zhì)子的物質(zhì)將促進(jìn) HAc 的電離 所 以 HAc 在液氨中的電離常數(shù)最大 在液態(tài)氫氟酸中的電離常數(shù)最小 因?yàn)橐喊奔雍腺|(zhì) 子的能力最大 液態(tài)氫氟酸加合質(zhì)子的能力最小 16 質(zhì)子理論認(rèn)為 質(zhì)子傳遞反應(yīng)是由強(qiáng)堿和強(qiáng)酸作用生成較弱的酸和堿 反應(yīng)方向 HAc CO 2 3 HCO 3 Ac 因?yàn)?HAc 的酸性大于 HCO 3 而 CO 2 3 的堿性大于 Ac 反應(yīng)方向 H3O HS H 2S H2O 因?yàn)?H3O 是水中的最強(qiáng)酸 H 2S 的酸性比它小得多 反應(yīng)方向 H3O OH H 2O H2O H3O 是水中的最強(qiáng)酸 而 OH 是水中最強(qiáng)堿 反應(yīng)方向 H3PO4 S2 HS H 2PO 4 126 酸性 H3PO4 HS 堿性 S2 H 2PO 4 反應(yīng)方向 HSO 4 OH H 2O SO 2 4 OH 是水中最強(qiáng)堿 HSO 4的酸性強(qiáng)于 H2O 反應(yīng)方向 HCN S2 HS CN 酸性 HCN HS 堿性 S2 CN 17 因?yàn)樵?pH pKi 時(shí) 是酸堿指示劑的變色點(diǎn) pH 小于變色點(diǎn) 則指示劑呈酸型色 pH 大于變色點(diǎn) 則指示劑呈堿型色 所以 pH 為 1 3 4 時(shí) 溶液中溴酚綠顯黃色 pH 為 5 時(shí)溴酚綠顯綠色 即黃色和藍(lán)色的中間色 pH 為 7 10 時(shí) 溴酚綠顯藍(lán)色 NaOH 和 HCl 滴定的等當(dāng)點(diǎn) pH 7 NH3 和 HNO3 滴定的等當(dāng)點(diǎn)為 5 左右 所以它 們選溴酚綠作指示劑都是可以的 NaOH 滴定 NH4Cl 則不可用溴酚綠作指示劑 18 使難溶沉淀溶解主要有如下幾種方法 加酸溶解 常用于難溶弱酸鹽沉淀 如 CaCO3 2 HCl CaCl2 CO2 H2O 加氧化劑或還原劑溶解 3 CuS 8 HNO3 稀 3 Cu NO3 2 3 S 2 NO 4 H2O 加入配位劑溶解 AgCl 2 NH3 Ag NH3 2 Cl 19 質(zhì)子酸 相應(yīng)的共軛堿 質(zhì)子堿 相應(yīng)的共軛酸 NH4 NH3 Ac HAc HF F PO43 HPO42 Al H2O 63 Al OH H2O 5 2 HCOOH HCOO 兩性物質(zhì) 相應(yīng)的共軛酸 相應(yīng)的共軛堿 Al OH 2 H2O 4 Al OH H2O 5 2 Al OH 3 H2O 3 HSO4 H2SO4 SO42 H2PO4 H3PO4 HPO42 CH3NH2 CH3NH3 CH3NH 20 因?yàn)樵?pH pKi 時(shí) 是酸堿指示劑的變色點(diǎn) 所以酚紅的變色點(diǎn) pH lg 1 10 8 8 0 理論上酸堿指示劑的變色范圍是 pH pKi 1 所以酚紅的變色范圍是 7 9 pH 小于變色點(diǎn) 則指示劑呈酸型色 pH 大于變色點(diǎn) 則指示劑呈堿型色 所以 127 pH 為 6 7 時(shí) 溶液中酚紅顯黃色 pH 為 8 時(shí)酚紅顯橙色 即黃色和紅色的中間色 pH 為 9 12 時(shí) 酚紅顯紅色 21 因?yàn)?pH 7 20 的緩沖溶液應(yīng)由 H2PO4 HPO 4 2 共軛酸堿對(duì)組成 而 弱酸型緩沖溶液 pH pKa lg 鹽 酸 C C 所以 H2PO4 HPO 4 2 時(shí) 該緩沖溶液 pH pKa 2 7 20 若用 H3PO4 和 NaOH 來配制該緩沖溶液 則 H3PO4 的第一個(gè) H 離子將完全中和 第 二個(gè) H 離子需中和一半 即 n H3PO4 n NaOH 1 1 5 或 2 3 22 既是酸又是堿的物質(zhì) H2PO 4 HPO 2 4 HS H 2O NH3 是質(zhì)子酸的物質(zhì) NH 4 HAc HNO3 它們的共軛堿分別是 NH3 Ac NO 3 是質(zhì)子堿的物質(zhì) SO 2 4 S2 它們的共軛酸分別是 HSO 4 HS 23 屬于路易斯酸的有 H Zn2 SO 3 BF3 屬于路易斯堿的有 F OH CN NH 3 24 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論 一個(gè)物種加合一個(gè)質(zhì)子則成為其共軛酸 失去一個(gè)質(zhì)子則成為其共 軛堿 所以 25 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論 屬于質(zhì)子酸的物質(zhì) HCNO aq 其共軛堿是 CNO HClO3 aq 其共軛堿是 ClO3 CH3NH3 aq 其共軛堿是 CH 3NH2 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論 屬于質(zhì)子堿的物質(zhì) 共 軛 酸 物 種 共 軛 堿 NH4 NH3 NH2 NH3 NH2 NH2 NH2 NH2 N3 H3O H2O OH H2I HI I 128 ClNH2 aq 其共軛酸是 ClNH3 BrO aq 其共軛酸是 HBrO HONH2 aq 其共軛酸是 HONH3 26 Ag CN 2 的離解平衡 Ag CN 2 Ag 2 CN 平衡表達(dá)式 2 2 CNAg CNAg K不穩(wěn) CN 加合 H H CN HCN 平衡表達(dá)式 CNH HCN Ka 1 根據(jù)物料平衡 Ag CN 1 2 所以 2 Ag CN HCN HCN 2 Ag CN 將 代入 得 2 CNH CNAg Ka 1 整理上式得 CN KaH KaAg 2 將 代入 得 2 2 2 CNAg KaH KaAg Ag K不穩(wěn) 令 Ag CN 2 c 上式可整理得 Ag 32 1 4Ka HcK 不穩(wěn) 以 K不穩(wěn) 穩(wěn) K 1 代入上式得 Ag 3 2 1 4Ka H K c 穩(wěn) 該關(guān)系式適用于配位數(shù)為 2 的配離子 從上式中可見 129 H 和 Ka 一定時(shí) 溶液中的 Ag 與3 穩(wěn) K成反比 即 K穩(wěn)越大 配離子的離解 度越小 K穩(wěn)越小 配離子的離解度越大 K穩(wěn)和 Ka 一定時(shí) H 2 3與配離子的離解度呈正比關(guān)系 即 H 越大 配離子的 離解度越大 H 和 K 穩(wěn)一定時(shí) 酸的 Ka 值與配離子的離解度成反比 即 Ka 值越大 酸越強(qiáng) 配離子的離解度越小 反之 Ka 值越小 酸越弱 配離子的離解度越大 堿度增大 從弱酸離解度增大的作用看 配體濃度會(huì)增大 對(duì)形成配離子是有利的 但并不是堿度越大越好 過高的堿度會(huì)使過渡金屬離子 特別是高價(jià)金屬離子 生成氫氧 化物沉淀 反而會(huì)使配離子遭到破壞 27 電離理論的含義 HAc 在水溶液中電離成 H 離子和 Ac 離子 平衡時(shí)三者濃度有如下關(guān)系式 HAc AcH Ka HAc 質(zhì)子理論的含義 質(zhì)子酸 HAc 在給出質(zhì)子 H 后變?yōu)槠涔曹棄A Ac 而質(zhì)子堿 Ac 在加合質(zhì)子 H 后變?yōu)槠?共軛酸 HAc 但這兩個(gè)半反應(yīng)不能獨(dú)立存在 質(zhì)子酸 HAc 必須與它的共軛堿以外的質(zhì) 子堿 例如 H2O 相作用才能顯示出酸性 同樣 質(zhì)子堿 Ac 也必須與其共軛酸以外的 酸例如 H3O 相作用才能顯示出堿性 可見電離理論的電離過程在質(zhì)子理論中是一個(gè)質(zhì)子傳遞的過程 28 質(zhì) 子 酸 對(duì)應(yīng)的共軛堿 質(zhì) 子 堿 對(duì)應(yīng)的共軛酸 H3PO4 H2PO4 HSO4 H2SO4 HSO4 SO42 HS H2S Al H2O 63 Al OH H2O 5 2 H4IO6 H5IO6 HS S2 CO32 HCO3 H4IO6 H3IO62 Cl HCl 29 溶液中存在如下平衡 HCO3 H CO 3 2 HCO3 H H 2CO3 H2O H OH 由于給出質(zhì)子和接受質(zhì)子的總數(shù)相同 所以 H2CO3 H CO 3 2 OH 130 H2CO3的 Ka 1 Ka 2 表達(dá)式如下 Ka 1 32 3 COH HCOH Ka 2 3 2 3 HCO COH 把 Ka 1 Ka 2 表達(dá)式代入 式中得 1 3 Ka HCOH H 2 32 H COKa H Kw 整理后得 H 1 3 32 1 Ka HCO KwHCOKa 式為精確計(jì)算式 假定 HCO3 離子給出質(zhì)子和接受質(zhì)子的能力都很弱 則 HCO3 c 當(dāng) c Ka 2 20 Kw 時(shí) 則 H 主要由 HCO 3 離子的電離提供 而忽 略水的電離 即忽略公式中的 Kw 項(xiàng) 可得如下近似計(jì)算式 H 1 2 1 Ka c Kac 若 1 Ka c 20 則 式分母中的 1 可以忽略 可得如下最簡近似計(jì)算式 H 21 KaKa 30 這種說法不對(duì) 因?yàn)樵谒芤褐谐怂犭婋x出 H 離子外 水也能微弱電離出 H 離子 只有當(dāng)酸電離的 H 離子遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于水電離的 H 離子時(shí) 才能在計(jì)算中忽略水的電離 當(dāng) 酸電離的 H 離子與水電離的 H 離子相近時(shí) 必須考慮水的電離 純水電離的 H 離子 濃度為 10 7 mol L 1 當(dāng) HCl 濃度為 10 8 mol L 1 時(shí) HCl 電離的 H 離子濃度比水 電離的 H 離子濃度還小 所以此時(shí)溶液的 pH 值約為 7 在一般水溶液的 pH 計(jì)算中 由于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的加入 水的電離都受到同離子效應(yīng)的影響 因此 當(dāng)外加強(qiáng)酸或強(qiáng) 堿的濃度 10 6 mol L 1 時(shí) 可以忽略水電離的 H 離子或 OH 離子 31 溶劑能使不同強(qiáng)度的強(qiáng)酸 或強(qiáng)堿 變成與溶劑酸 或溶劑堿 同等強(qiáng)度的酸 或堿 這 種現(xiàn)象叫溶劑的拉平效應(yīng) 例如 HCl HNO3 HClO4 都是強(qiáng)酸 它們在水中都完 全電離 無法建立一個(gè)電離平衡 因而無法確定它們的電離常數(shù) 也就無法比較它們 的強(qiáng)弱 同樣 NaNH2 NaH 在水中都完全水解 NH2 H 2O NH3 OH 131 H H 2O H2 OH 所以在水溶液中也無法區(qū)分它們的堿性強(qiáng)弱 因?yàn)樵谒?H 離子 實(shí)際上存在的是 H 3O 是最強(qiáng)酸 OH 是最強(qiáng)堿 凡是比 H 離子更強(qiáng)的酸在水中將不能獨(dú)立存在 完全轉(zhuǎn)化為 H 離子 凡是比 OH 離子更強(qiáng)的堿 在水中也不能獨(dú)立存在 完全轉(zhuǎn)化為 OH 離子 只有比 H 離子弱的酸和比 OH 離子弱 的堿在水中才可以有分子形式存在 才能建立離解平衡 也才能比較酸性強(qiáng)弱 選用特定的溶劑 即可把不同強(qiáng)度的酸或堿予以區(qū)分的作用稱為溶劑的區(qū)分效應(yīng) 例 如 HCl HNO3 HClO4 都是強(qiáng)酸 在水中不能區(qū)分它們的強(qiáng)弱 但把它們放在純 HAc 中 它們都不能完全電離 從而可以測定它們的電離常數(shù) 得到它們的相對(duì)強(qiáng)弱 順序?yàn)?HClO4 HCl HNO3 32 只有很少數(shù)難溶電解質(zhì)的溶解度能從 Ksp 直接計(jì)算出來 例如 AB 型難溶電解質(zhì) AgCl BaSO4 S Ksp AB2型難溶電解質(zhì) Ag2CrO4 S 3 4 Ksp 對(duì)多數(shù)難溶電解質(zhì)來說 這樣換算誤差都較大 原因有幾個(gè)方面 難溶電解質(zhì)常有固有溶解度 通常把以分子或離子對(duì)形式溶于水的部分稱為固有溶解度 盡管固有溶解度通常不 大 但對(duì)于溶度積極小的難溶鹽而言 固有溶解度在總?cè)芙舛戎兴急壤秃艽?甚至比用溶度積換算出的溶解度還要大 離子發(fā)生水解反應(yīng) 難溶電解質(zhì)電離出的正 負(fù)離子 由于發(fā)生水解形成羥合離子或質(zhì)子加合物 從 而使難溶電解質(zhì)溶解度增大 有些可以比從溶解度換算的溶解度大幾千倍 如 PbS 在水中有 Pb OH Pb OH 2 HS H 2S 生成 實(shí)際的 PbS 溶解度除了考慮 Pb2 和 S2 外 還要加上上述水解產(chǎn)物部分 離子發(fā)生配位反應(yīng) 如 AgCl 溶于水時(shí) 電離的 Ag 和 Cl 可以生成配離子以 AgCl AgCl 2 形式溶解 特別是當(dāng) Cl 離子濃度較大時(shí) 配位溶解的部分會(huì)更多 活度因子 f 的影響 嚴(yán)格地說 溶度積應(yīng)是各離子活度的系數(shù)方次的乘積 離子的活度等于離子濃度乘 以活度系數(shù) 只不過在溶液很稀的情況下 活度系數(shù)接近 1 而可以用濃度代替 活度 在溶液中離子濃度不是很小的情況下 由于離子強(qiáng)度較大 活度系數(shù) f 變 小 從而引起溶解度增大 132 九 氧化還原反應(yīng)與電化學(xué) 1 最強(qiáng)的氧化劑是 MnO4 最強(qiáng)的還原劑是 Fe 要使 Cl 氧化應(yīng)選 MnO 4 作氧化劑 要使 Fe3 還原可選 I Fe 作還原劑 最好是 Fe 2 Co OH 2 的 Ksp 大 因?yàn)殡妼?duì) Co OH 3 Co OH 2 的 值 Co3 Co2 的 值 說明在 Co OH 3 和 Co OH 2 共存的溶液中 Co3 Co2 因此 Ksp Co OH 3 Ksp Co OH 2 3 不對(duì) 因?yàn)橄∠跛犭m然可以把鐵粉氧化為 Fe3 離子 但過量的鐵粉又可把 Fe3 離 子還原為 Fe2 離子 不對(duì) 因?yàn)殡姌O電勢 是強(qiáng)度性質(zhì) 其數(shù)值不受方程式擴(kuò)大的影響 4 說法不對(duì) 因?yàn)閮蓚€(gè)電極反應(yīng)的介質(zhì)條件不同 前者是酸性介質(zhì) 后者是堿性介質(zhì) 若處于堿性介質(zhì)條件下 OH 1 0 mol L 1 時(shí) 由于 Ksp Fe OH 3 Ksp Fe OH 2 所 以 Fe OH 3 Fe OH 2 的 值 Fe3 Fe2 的 值 此時(shí) Fe3 不能把 I 氧化成 IO 5 所得結(jié)果是一致的 根據(jù)公式 rGm n F E 可得如下判斷結(jié)果 rGm 0 正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 rGm 0 E 0 體系處于平衡狀態(tài) rGm 0 E 0 逆向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 6 在酸性介質(zhì)中 若 H2O2 作還原劑 H2SO3 作氧化劑 則 O 2 H2O2 0 69 v H 2SO3 S 0 45 v 可見 H2SO3 不能氧化 H2O2 若 H2O2 作氧化劑 H2SO3 作還原劑 則 H 2O2 H2O 1 77 v SO 42 H 2SO3 0 17 v 可見 H2O2 能氧化 H2SO3 H2O2 H2SO3 H2SO4 H2O 7 在元素電勢圖中 右 左 時(shí) 處于中間氧化態(tài)的物種將自發(fā)歧化 相反 若 右 左 時(shí) 將發(fā)生歸中反應(yīng) 所以 2 Cu Cu2 Cu CuO Cu 2 H 2 Cu2 H 2O 8 3 SO32 H 2O 2 SO4 2 S 4 OH 3 S 6 OH SO 3 2 2 S2 3 H 2O S2O82 SO 3 2 2 OH 3 SO 4 2 H 2O 9 在水溶液中 In 能發(fā)生歧化反應(yīng) 3 In In3 2 In 133 H 把 In 氧化為 In3 2 In 6 H 2 In3 3 H2 所得產(chǎn)物是 InCl3 2 In 3 Cl2 2 InCl3 10 MnO 4 MnO 2 21 26 22564 01 1 69 v Mn3 自發(fā)歧化為 MnO 2和 Mn 2 MnO 4 2 自發(fā)歧化為 MnO 4 和 MnO 2 先發(fā)生如下反應(yīng) MnO4 5 Fe2 8 H Mn2 5 Fe3 4 H2O 當(dāng) KMnO4 過量時(shí)會(huì)將 Mn2 氧化而析出 MnO 2沉淀 2 MnO4 3 Mn2 2 H 2O 5 MnO2 4 H 11 K2Cr2O7 在酸性介質(zhì)中能氧化 Fe2 和 H 2O2 Cr2O72 6 Fe2 14 H 2 Cr3 6 Fe3 7 H 2O Cr2O72 3 H 2O2 8 H 2 Cr3 3 O 2 7 H2O 欲使 CrO2 在堿性介質(zhì)中氧化 選擇 H 2O2作氧化劑為好 2 CrO2 3 HO 2 2 CrO 4 2 H 2O OH K2Cr2O7 在 1 0 mol L 1 HCl 中不能氧化 Cl 因?yàn)?Cr 2O72 Cr3 Cl 2 Cl 則 K2Cr2O7 可以氧化 HCl 12 上述電對(duì)中 最強(qiáng)的氧化劑是 H2O2 最強(qiáng)的還原劑是 Fe 因?yàn)?Fe3 Fe2 Cu2 Cu 0 2 v 所以 2 Fe3 Cu 2 Fe2 Cu2 因?yàn)?Br 2 Br Fe3 Fe2 I 2 I 而 H 2O2 H2O Br 2 Br I 2 I 且 Fe3 Fe2 I 2 I 0 2 v 所以應(yīng)選用 Fe2 SO4 3 鐵分別與足量的稀鹽酸和稀硝酸反應(yīng) 前者生成 Fe2 后者生成 Fe3 因?yàn)?Fe3 Fe2 H H 2 Fe2 Fe 且 H H 2 Fe2 Fe 0 2 v 而 NO 3 NO Fe3 Fe2 0 2 v Fe 2 H Fe2 H 2 Fe 4 H NO 3 Fe3 NO 2 H 2O 13 Ag AgCl Cl mol dm 3 KCl 飽和 Hg 2Cl2 Hg 134 AgCl Ag Ag Ag 0 0591 lg Cl KspAgCl 14 Fe 與過量稀 HNO3 作用得到 Fe3 NO H 2O NO 3 NO 0 96 v Fe3 Fe2 0 77 v Fe2 Fe 0 44 v 所以過量稀 HNO3 能把 Fe 直接氧化到 Fe3 Fe 4 H NO 3 Fe3 NO 2 H 2O 15 產(chǎn)生在金屬和它的鹽溶液之間的電勢差叫金屬的電極電勢 使用電極電勢應(yīng)注意如下幾點(diǎn) 電極電勢存在兩種截然不同的標(biāo)準(zhǔn) 歐洲標(biāo)準(zhǔn)和美國標(biāo)準(zhǔn) 歐洲標(biāo)準(zhǔn)中代數(shù)值越 小 表示電極越易失去電子 美國標(biāo)準(zhǔn)則相反 電極越容易失去電子 其電極電勢的 代數(shù)值越大 電極電勢是強(qiáng)度性質(zhì) 沒有加合性 所以 電極反應(yīng)擴(kuò)大或縮小一定倍數(shù) 電極 電勢數(shù)值不變 電極電勢數(shù)值的定量標(biāo)度僅適用于水溶液中 不能用于干態(tài)高溫條件 16 當(dāng) pH b 點(diǎn)時(shí) 反應(yīng)處于平衡狀態(tài) Br 2 Br Cl 2 Cl 即 1 36 1 52 10 0591 0 lg H 12 lg H 2 26 pH 2 26 lg K 0591 0 nE 0591 0 n 0591 0 36 152 1 10 27 07 K 1 2 1027 17 2 BrO3 10 Cl 12 H 5 Cl 2 Br2 6 H2O a 正向 b 平衡 c 逆向 Pt Cl2 p Cl c BrO 3 c H c Br 2 Pt 18 在銅鋅原電池中 假若沒有鹽橋 則在反應(yīng)的一瞬間 Zn2 離子從鋅電極上進(jìn)入溶液 溶液帶正電荷 將阻止 Zn2 離子進(jìn)一步溶出 而 Cu2 沉積在銅電極上 溶液帶負(fù)電荷 將阻止 Cu2 進(jìn)一步沉積 所以反應(yīng)進(jìn)行了一瞬間就停止了 在鹽橋存在下 K 離子 會(huì)進(jìn)入帶負(fù)電荷的溶液 Cl 離子則進(jìn)入帶正電荷的溶液 使兩邊溶液的電荷中和 電 極反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行 可見 鹽橋的作用是構(gòu)成閉合回路 消除溶液的電荷 保持電 極反應(yīng)的進(jìn)行 135 19 Hg22 歧化反應(yīng) Hg 2 2 Hg2 Hg Pt Hg2 c 1 Hg2 2 c 2 Hg2 2 c 2 Hg lg K 0591 0 nE 0591 0 n 0591 0 92 080 0 1 2 03 K 9 3 10 3 Hg2 2 Ag Hg 2 Ag 根據(jù)元素電勢圖 對(duì)于中間價(jià)態(tài)的 Hg22 而言 是 右 左 則 Hg 2 2 即可自發(fā) 歧化 如 Hg22 S2 HgS Hg 反之 若加入 Hg22 離子的沉淀劑則可抑制 Hg 2 2 離子的歧化 Hg2 Hg 2 Cl Hg 2 Cl2 20 稀鹽酸與鐵反應(yīng)的產(chǎn)物是 Fe2 和 H 2 因?yàn)?Fe3 Fe2 H H 2 Fe2 Fe 且 H H 2 Fe2 Fe 0 2 v Fe 2 H Fe2 H 2 Fe2 離子應(yīng)保存在酸性介質(zhì)中 應(yīng)用稀 HCl 不能用稀 HNO 3 因?yàn)?NO 3 NO Fe3 Fe2 0 2 v 所以稀 HNO3將氧化 Fe2 離子 3 Fe2 4 H NO 3 3 Fe3 NO 2 H 2O 在 H2O2溶液中滴加幾滴 Fe3 離子溶液 因?yàn)?Fe3 Fe2 0 77 v O 2 H2O2 0 68 v 所以 Fe3 離子將氧化 H 2O2 2 Fe3 H 2O2 2 Fe 2 O 2 2 H 隨著 Fe2 離子的生成 H 2O2 H2O 1 77 v Fe3 Fe2 0 77 v 所以 H 2O2可 氧化 Fe2 離子 2 Fe2 H 2O2 2 H 2 Fe3 2 H 2O 這兩個(gè)反應(yīng)反復(fù)進(jìn)行 最后觀察到 H2O2完全分解 所以 Fe3 離子可看作是使 H 2O2 分解的催化劑 21 Zn Fe2 Fe Zn2 Fe2 Fe Zn2 Zn 0 44 0 76 0 32 v 0 2 v 反應(yīng)向右進(jìn)行 2 I Br 2 I2 2 Br Br 2 Br I 2 I 1 07 0 54 0 53 v 0 2 v 反應(yīng)向右進(jìn)行 2 Br 2 Fe3 Br 2 2 Fe 2 Fe3 Fe2 Br 2 Br 0 77 1 07 0 30 v 0 2 v 反應(yīng)向左進(jìn)行 136 Pb Fe2 Fe Pb2 Fe2 Fe Pb2 Pb 0 44 0 13 0 31 v SO 42 H 2SO3 而 O 2 H2O2 H 2SO3 S 所以 H2O2 作為氧化劑 H2SO3 作為還原劑 反應(yīng)式為 H2O2 H2SO3 H2O H2SO4 E H 2O2 H2O SO 42 H 2SO3 1 77 0 17 1 60 v 27 因?yàn)榱硪粋€(gè)也是氫電極 且 H 均小于 1 0 mol L 1 由于正極是標(biāo)準(zhǔn)氫電極 其電 極電勢 H H 2 0 00 v 所以另一個(gè)氫電極 H 離子濃度越小 則電池的電動(dòng)勢越 大 在題目給出的四個(gè)溶液中 第三個(gè)是弱堿性的 其余三個(gè)均是酸性或弱酸性的 故另一個(gè)電極浸入第三個(gè)溶液中時(shí)電池的電動(dòng)勢最大 28 電池反應(yīng)式為 Cl2 Co 2 Cl Co2 Co2 Co Cl 2 Cl E 1 36 1 64 2 28 v 當(dāng)氯的壓力增大時(shí) 由于 Cl 2 Cl 將增大 所以電池的電動(dòng)勢增大 當(dāng)氯的壓力減小時(shí) 由于 Cl 2 Cl 將減小 所以電池的電動(dòng)勢減小 當(dāng) Co2 濃度降低時(shí) 負(fù)極 Co2 Co 將降低 所以電池的電動(dòng)勢也將增大 29 兩者并不矛盾 因?yàn)?Fe2 Fe 0 440 v Cu2 Cu 0 34 v 所以 銅又能使 Fe3 還原 2 Fe3 Cu 2 Fe2 Cu2 30 Cr2O 2 7 6 e 14 H 2 Cr3 7 H 2O Fe3O4 e 8 H 3 Fe3 4 H2O Cr2O 2 7 6 Fe3O4 62 H 2 Cr3 18 Fe3 31 H2O 31 當(dāng)表面 Sn2 被空氣中的氧氧化后 生成 Sn4 Sn4 在溶液中又被 Sn 還原為 Sn2 因?yàn)?O 2 H2O 1 229 v Sn4 Sn2 0 154 v 所以 2 Sn2 O 2 4 H 2 Sn4 2 H 2O 138 而 Sn4 Sn2 0 154 v Sn2 Sn 0 141 v 則 Sn4 Sn 2 Sn2 因?yàn)?Cu2 Cu 0 161 v Fe3 Fe2 0 77 v 所以 Fe2 可還原 Cr 2O7 2 Cr2O72 6 Fe2 14 H 2 Cr3 6 Fe3 7 H 2O 32 由于鋅比鐵活潑 所以當(dāng)鐵管道和鋅棒接觸時(shí) 表面因吸收水份而形成腐蝕電池 鋅將成為陽極而遭受腐蝕 鐵作為陰極則受到保護(hù) 紗窗上鐵絲被水膜覆蓋后 在鐵絲相交處空氣較少 該處氧的分壓較低 而不 相交處空氣較多 氧的分壓較大 由于氧的分壓不同 而形成許多氧濃差電池 氧的 分壓較低的鐵絲相交處為陽極 受到腐蝕而生銹嚴(yán)重 33 在 H2O2溶液中滴加幾滴 Mn2 離子溶液 因?yàn)?H 2O2 H2O 1 77 v MnO 2 Mn2 1 23 v 所以 H2O2可氧化 Mn2 離子 Mn2 H 2O2 MnO2 2 H 而 MnO 2 Mn2 1 23 v O 2 H2O2 0 68 v 所以 MnO2將氧化 H2O2 MnO2 H2O2 2 H Mn2 O 2 2 H2O 這兩個(gè)反應(yīng)反復(fù)進(jìn)行 最后觀察到 H2O2完全分解 所以 Mn2 離子可看作是使 H 2O2 分解的催化劑 34 金屬電極被溶解 說明金屬電極為負(fù)極 而標(biāo)準(zhǔn)氫電極為正極 Ni2 Ni 0 25 v Zn2 Zn 0 76 v Ni2 是最強(qiáng)氧化劑 當(dāng)將金屬鎳放入 1 0 mol L 1 的 Zn2 離子溶液中 將不發(fā)生反應(yīng) 當(dāng)將金屬鋅放入 1 0 mol L 1 的 Ni2 離子溶液中 將發(fā)生反應(yīng) Zn Ni2 Zn2 Ni 在半電池 B 中加入 NaOH 因生成配離子 Zn OH 4 2 而使 Zn2 離子濃度降低 則 Zn2 Zn 降低 原電池電動(dòng)勢將增大 將半電池 A B 聯(lián)接組成原電池 A 為正極 B 為負(fù)極 原電池電動(dòng)勢為 E Ni2 Ni Zn2 Zn 0 25 0 76 0 51 v 35 Zn ZnSO4 c1 CdSO4 c2 Cd 正極反應(yīng) Cd2 2 e Cd 負(fù)極反應(yīng) Zn 2 e Zn2 Pt Fe2 c 1 Fe 3 c 2 Ag c 3 Ag 正極反應(yīng) Ag e Ag 139 負(fù)極反應(yīng) Fe2 e Fe3 36 鈦 鉻 銅 鎳 鋁等金屬能在空氣中形成一層保護(hù)性的氧化膜 金屬氧化膜要隔絕空 氣和水與金屬的進(jìn)一步作用 須具備如下條件 氧化膜的體積與氧化時(shí)所消耗金屬的體積相近 氧化膜的熱膨脹系數(shù)和金屬單質(zhì)的熱膨脹系數(shù)相差較小 氧化膜質(zhì)地緊密 熱穩(wěn)定性好 37 陽極 Cu 2 e Cu2 Zn 2 e Zn2 陰極 Cu2 2 e Cu 由于 Cu2 比 Zn2 易得電子 所以析出 Cu 而不析出 Zn 陰極上析出的銅是純銅 陽極上的銅是粗銅 含有雜質(zhì) 因?yàn)殛枠O粗銅中的雜質(zhì)鋅是活潑金屬 易失去電子而溶解 雜質(zhì)銀是不活潑 金屬 不會(huì)放電 因而沉積在陽極附近形成陽極泥 故從陽極泥中可提取銀 38 在試管中加入濃度同為 1 0 mol L 1 的 Fe3 和 Fe2 溶液 再滴加 1 0 mol L 1 的 KI 溶 液 再加入少許 CCl4 在 CCl4 層中出現(xiàn)紫紅色 表示有 I2生成 反應(yīng)為 2 Fe3 2 I 2 Fe2 I 2 另取一試管 加入 0 001 mol L 1 的 Fe3 和 1 0 mol L 1 的 Fe2 溶液 再加入 0 001 mol L 1 的 KI 3 溶液和少許 CCl4 搖動(dòng)試管 在 CCl4 層中的紫紅色逐漸褪去 再加 入少許 KSCN 溶液 溶液中紅色逐漸加深 說明 I2逐漸減少而 Fe3 逐漸增多 反應(yīng) 為 2 Fe2 I 2 2 Fe 3 2 I 39 根據(jù)元素電勢圖知 HIO MnO42 Mn3 因自發(fā)歧化 在酸性介質(zhì)中不能穩(wěn)定存在 所以它們不可能是反應(yīng)產(chǎn)物 在酸性介質(zhì)中單質(zhì) Mn 能與 H 離子反應(yīng) 因此單質(zhì) Mn 也不可能是反應(yīng)產(chǎn)物 按題意 KI 是過量的 所以凡是電極電勢大于 0 54 v 能氧化 I 離子的物種均不可能是 反應(yīng)產(chǎn)物 這些物種是 IO3 H 5IO6 MnO2 經(jīng)上述分析 在酸性條件下 將 KMnO4 滴加到過量 KI 溶液中 產(chǎn)物是 I3 和 Mn2 2 MnO4 15 I 16 H 2 Mn2 5 I 3 8 H 2O 40 根據(jù)能斯特方程 Au3 Au Au3 Au 3 0591 0 lg Au3 當(dāng)體系中加入 Cl 形成配離子 AuCl 4 則 140 43 4 穩(wěn) ClAu AuCl K Au3 4 4 ClK AuCl 穩(wěn) 代入上式 AuCl 4 Au Au3 Au Au3 Au 3 0591 0 lg 4 4 ClK AuCl 穩(wěn) Au3 Au 3 0591 0 lg 穩(wěn) K 1 3 0591 0 lg 4 4 Cl AuCl 當(dāng) AuCl4 Cl 1 0 mol L 1 時(shí) AuCl 4 Au 即是 AuCl 4 Au 所以 AuCl 4 Au Au3 Au 3 0591 0 lg 穩(wěn) K 1 則 0591 0 3 lg 4 3 AuAuClAuAu K 穩(wěn) 推廣之即得 0591 0 lg 21 n K 穩(wěn) 41 在隔絕空氣的條件下 向一定體積的水樣中加入一定量 Mn2 離子及過量 NaOH 得到 Mn OH 2 沉淀 Mn2 2 OH Mn OH 2 經(jīng)搖動(dòng)后 水中的溶解氧把 Mn OH 2 氧化成 MnO OH 2 2 Mn OH 2 O2 2 MnO OH 2 加入適量稀硫酸酸化 加入過量 KI 溶液 發(fā)生如下反應(yīng) MnO OH 2 2 I 4 H Mn2 I 2 3 H2O 用標(biāo)準(zhǔn) Na2S2O3 溶液滴定析出的 I2 I2 2 Na2S2O3 2 NaI Na2S4