33、中南大學無機化學題庫答案：計算題(9).pdf

498 九 氧化還原反應與電化學 1 Cu2 CuI Cu2 Cu 0 0591 lg 2 Cu Cu 而 Cu2 1 0 mol L 1 I 1 0 mol L 1 Cu I Ksp CuI 5 06 10 12 mol L 1 則 Cu2 CuI 0 150 0 0591 lg 12 1006 5 0 1 0 818 v 由于 Cu2 CuI I 2 I 所以在標準狀態(tài)下 Cu2 離子能氧化 I 離子 2 Cu2 CuI Cu2 Cu 0 0591 lg 2 Cu Cu 因為是在標準狀態(tài)下 所以 Cu2 1 0 mol L 1 I 1 0 mol L 1 Cu Ksp Cu I 則 Cu2 CuI Cu2 Cu 0 0591 lg 1 Ksp Cu I 即 0 86 0 15 0 0591 lg 1 Ksp Cu I Ksp Cu I 9 7 10 13 3 AgCl Ag Ag Ag 0 0591 lg Ksp AgCl 0 2221 0 799 0 0591 lg Ksp AgCl lg Ksp AgCl 9 761 Ksp AgCl 1 73 10 10 4 Mg OH 2 Mg Mg2 Mg 2 0591 0 lg Ksp Mg OH 2 2 67 2 37 2 0591 0 lg Ksp Mg OH 2 lg Ksp Mg OH 2 10 1522 Ksp Mg OH 2 7 04 10 10 5 O 2 OH O 2 H2O O 2 H2O lg 4 0591 0 4 2 HpO O 2 OH 1 229 10 1lg 4 0591 0 414 0 402 v 499 6 Fe OH 3 Fe OH 2 Fe3 Fe2 0 0591 lg 2 3 Fe Fe 0 77 0 0591 lg 16 38 100 8 108 3 0 55 v 7 反應 2 1 H2 AgCl s H Cl Ag s rGm rH m T rS m 40 44 103 298 63 6 21 49 103 kJ mol 1 rGm n F E E nF rGm 965001 1049 21 3 0 223 v E AgCl Ag H H 2 0 223 AgCl Ag 0 0000 即 AgCl Ag 0 223 v 8 Cu2 Cu 0 52 v Cu 0 34 v Cu2 Cu 2 Cu2 Cu Cu Cu 2 0 34 0 52 0 16 v Cu2 CuBr Cu2 Cu 0 0591 lg CuBr Ksp 1 0 64 0 16 0 0591 lg CuBr Ksp 1 Ksp CuBr 7 6 10 9 9 Cu2 CuCl Cu2 Cu 0 0591 lg 1 Ksp Cu Cl 先要計算出 Cu2 Cu Cu2 Cu 0 52 v Cu 0 34 v Cu2 Cu 2 Cu2 Cu Cu Cu 2 0 34 0 52 0 16 v 則 0 54 0 16 0 0591 lg 1 Ksp Cu Cl 500 lg Ksp Cu Cl 6 43 Ksp Cu Cl 3 7 10 7 10 AgI Ag Ag Ag 0 0591 lg Ksp AgI 0 1518 0 7996 0 0591 lg Ksp AgI lg Ksp AgI 16 098 Ksp AgI 7 98 10 17 11 電極反應式 O2 2 H2O 4 e 4 OH O 2 OH O 2 OH 4 lg 4 0591 0 2 OH pO 0 401 47 100 1 21 0 lg 4 0591 0 0 805 v 12 Fe OH 3 Fe OH 2 Fe3 Fe2 0 0591 lg 2 3 Fe Fe 則 0 55 Fe3 Fe2 0 0591 lg 16 38 100 8 108 3 Fe3 Fe2 0 77 v 13 該電池反應式為 B2 A A2 B E E n 0591 0 lg Q Q 2 2 B A 當 A2 B2 時 則 E E 0 360 v 當 A2 0 100 mol L 1 B2 1 00 10 4 mol L 1 時 E 0 360 2 0591 0 lg 4 1000 1 100 0 0 271 v 14 Cu2 CuI Cu2 Cu 0 0591 lg 2 Cu Cu 因為是在標準狀態(tài)下 所以 Cu2 1 0 mol L 1 I 1 0 mol L 1 Cu Ksp Cu I 501 Cu2 CuI 0 15 0 0591 lg 12 101 1 1 0 86 v 15 該電池反應式為 Ni2 Cd Cd2 Ni E E n 0591 0 lg Q Q 2 2 Ni Cd E Ni2 Ni Cd2 Cd 0 23 0 402 0 172 v 則 0 200 0 172 2 0591 0 lg 00 2 2 Cd Cd2 0 226 mol L 1 16 Co3 離子氧化水的反應 4 Co3 2 H 2O 4 Co 2 4 H O 2 在題目所給條件下 E E n 0591 0 lg Q 即 E E 4 0591 0 lg 43 442 2 Co ppHCo O 1 81 1 23 4 0591 0 lg 4 444 20 0 20 0 30 0 100 1 0 82 v E 0 在題目條件下 Co3 離子能氧化水 17 Fe3 Fe2 Fe3 Fe2 1 0591 0 lg 2 3 Fe Fe 0 77 1 0591 0 lg 10 0 1 0 83 v Cl 2 Cl Cl 2 Cl 2 0591 0 lg 2 2 Cl ppCl 1 36 2 0591 0 lg 2 010 0 1 1 48 v Fe3 Fe2 左 時 中間物種將自發(fā)歧化 可推斷在酸性條件下 錳的元素電勢圖中會發(fā)生歧化的物種是 MnO42 和 Mn3 MnO 4 Mn2 5 51 1195 0126 22564 01 1 51 v Mn s Mn c1 H 1 0 mol L 1 H 2 g 100kPa Pt 該電池自發(fā)反應的方程式為 2 H Mn Mn2 H 2 30 5 HBrO BrO 3 2 Br2 2 H2O H rGm n F E 4 96500 1 59 1 49 38 6 kJ mol 1 lg K RT rGm 303 2 298314 8303 2 106 38 3 6 76 K 5 8 106 31 Fe3 Fe2 Fe3 Fe2 0 0591 lg 2 3 Fe Fe 0 770 0 0591 lg 00 1 1000 1 4 0 534 v I 2 I I 2 I 2 0591 0 lg 2 1 I 0 535 2 0591 0 lg 4 1000 1 1 0 771 v E 0 771 0 534 0 237 v 正極反應 I2 2 e 2 I 負極反應 Fe2 e Fe3 電池反應 I2 2 Fe2 2 Fe3 2 I 506 rGm n F E 2 96500 0 237 45 7 kJ mol 1 32 MnO 4 Mn2 MnO 4 Mn2 5 0591 0 lg 2 8 4 Mn HMnO 1 51 5 0591 0 lg H 8 當 pH 3 00 時 H 1 0 10 3 mol L 1 則 MnO 4 Mn2 1 51 5 0591 0 lg 1 0 10 3 8 1 24 v 此時 MnO 4 能氧化 Br 和 I 不能氧化 Cl 當 pH 6 00 時 H 1 0 10 6 mol L 1 則 MnO 4 Mn2 1 51 5 0591 0 lg 1 0 10 6 8 0 943 v 此時 MnO 4 能氧化 I 不能氧化 Cl 和 Br 33 因為 MnO 4 Mn2 MnO 4 Mn2 5 0591 0 lg 2 8 4 Mn HMnO 1 51 5 0591 0 lg H 8 根據(jù)題意 即控制酸度使 1 08 v MnO 4 Mn2 1 36 v 1 51 5 0591 0 lg H 8 1 08 解得 lg H 4 55 pH1 59 時不能氧化 Cl 所以 Cl 和 Br 混合溶液中 Br 被 MnO 4 氧化 而 Cl 不被氧化的 pH 條件是 1 59 pH 0 509 該電池反應能自發(fā)進行 lg K 0591 0 nE 0591 0 03 12 34 86 K 7 2 1034 電池反應式 Cu2 Pb Pb2 Cu E E n 0591 0 lg Q 即 E E 2 0591 0 lg 2 2 Cu Pb 0 34 0 13 2 0591 0 lg 30 0 50 0 0 46 v 0 該電池反應能自發(fā)進行 lg K 0591 0 47 02 15 91 K 8 1 1015 38 反應方程式為 2 Co OH 2 Br2 2 OH 2 Co OH 3 2 Br Co OH 3 Co OH 2 Co3 Co2 Co3 Co2 0 0591 lg 2 3 Co Co Co3 Co2 0 0591 lg 2 3 OHCo OHCo Ksp Ksp 1 84 0 0591 lg 15 44 106 1 106 1 0 13 v lg K 0591 0 nE 0591 0 13 007 1 2 33 84 K 6 5 1031 39 Fe3 0 770 v Fe2 Fe 0 036 v Fe2 Fe 2 770 01 036 0 3 0 44 v lg K 0591 0 nE 0591 0 44 0770 0 2 40 95 510 K 8 9 1040 40 在 Ag Ag 電極中加入過量 I 將生成 AgI 沉淀 平衡時 Ag 離子濃度為 Ag 10 0 100 1 18 1 0 10 17 mol L 1 則 Ag Ag Ag Ag 0 0591 lg Ag 0 799 0 0591 lg 1 0 10 17 0 206 v Cu2 Cu Cu2 Cu 2 0591 0 lg Cu2 0 34 2 0591 0 lg 0 010 0 281 v Cu2 Cu 電極電勢高為正極 Ag Ag 電極電勢低為負極 原電池符號如下 Ag AgI s I 0 10 mol L 1 Cu2 0 010 mol L 1 Cu s 電池反應式 2 Ag Cu2 2 I 2 AgI Cu AgI Ag 0 799 0 0591 lg 1 0 10 18 0 265 v lg K 0591 0 nE 0591 0 265 034 0 2 20 47 K 3 0 1020 41 因為 MnO 2 Mn2 1 23 v 左 時 中間物種將自發(fā)歧化 可推斷在酸性條件下 HIO 和 H2O2 可發(fā)生歧化反應 有關反應式如下 10 HIO 2 HIO3 4 I2 4 H2O 2 H2O2 2 H2O O2 因為在酸性介質(zhì)中 IO 3 I O 2 H2O2 所以 HIO3與 H2O2 能反應 514 因為在酸性介質(zhì)中 IO 3 I2 H 2O2 H2O 所以 I2與 H2O2 能反應 由于發(fā)生下述反應 所以最終結(jié)果是 H2O2 完全分解 2 HIO3 5 H2O2 I2 5 O2 6 H2O 5 H2O2 I2 2 HIO3 4 H2O 反應總結(jié)果是 2 H2O2 O2 2 H2O 50 Zn s Zn2 1 0 mol L 1 KCl 飽和 Hg 2Cl2 s Hg l 正極反應 Hg2Cl2 2 e 2 Hg 2 Cl 負極反應 Zn 2 e Zn2 電池反應 Hg2Cl2 Zn 2 Hg 2 Cl Zn2 E 0 242 0 763 1 005 v lg K 0591 0 nE 0591 0 005 12 34 01 K 1 02 1034 r Gm nF E 2 96500 1 005 194 kJ mol 1 51 Cu2 Cu Cu2 Cu 2 0591 0 lg Cu2 0 34 2 0591 0 lg 0 020 0 29 v Fe3 Fe2 Fe3 Fe2 1 0591 0 lg 2 3 Fe Fe 0 77 0 0591 lg 25 0 010 0 0 69 v Cu CuSO4 0 020 mol L 1 Fe3 0 010 mol L 1 Fe2 0 250 mol L 1 Pt 正極反應 Fe3 e Fe2 負極反應 Cu 2 e Cu2 電池反應 2 Fe3 Cu 2 Fe2 Cu2 lg K 0591 0 nE 0591 0 34 077 0 2 14 55 K 3 5 1014 52 Ni2 Ni Ni2 Ni 2 0591 0 lg Ni2 515 0 23 2 0591 0 lg 0 10 0 26 v Cu2 Cu Cu2 Cu 2 0591 0 lg Cu2 0 34 2 0591 0 lg 0 20 0 32 v E 0 32 0 26 0 58 v Ni NiSO4 0 10 mol L 1 CuSO 4 0 20 mol L 1 Cu 正極反應 Cu2 2 e Cu 負極反應 Ni 2 e Ni2 電池反應 Cu2 Ni Ni2 Cu lg K 0591 0 nE 0591 0 23 034 0 2 19 3 K 2 0 1019 53 Pt Sn2 0 500 mol L 1 Sn4 0 200 mol L 1 Fe3 0 500 mol L 1 Fe2 0 200 mol L 1 Pt 正極電勢 Fe3 Fe2 Fe3 Fe2 1 0591 0 lg 2 3 Fe Fe 0 771 0 0591 lg 20 0 50 0 0 795 v 負極電勢 Sn4 Sn2 Sn4 Sn2 2 0591 0 lg 2 4 Sn Sn 0 154 2 0591 0 lg 50 0 20 0 0 142 v E 0 795 0 142 0 653 v 正極反應 Fe3 e Fe2 負極反應 Sn2 2 e Sn4 lg K 0591 0 nE 0591 0 154 0771 0 2 20 9 K 1 9 1020 54 E Cl2 Cl Zn2 Zn Zn2 Zn Cl2 Cl E 1 36 2 123 0 763 v Zn Zn2 1 00 mol L 1 Cl 1 00 mol L 1 Cl 2 g p Pt 516 正極反應 Cl2 2 e 2 Cl 負極反應 Zn 2 e Zn2 電池反應 Zn Cl2 Zn2 2 Cl lg K 0591 0 nE 0591 0 123 22 71 8 K 6 3 1071 Zn2 Zn Zn2 Zn 2 0591 0 lg Zn2 0 763 2 0591 0 lg 0 010 0 822 v E 1 36 0 822 2 182 v 55 Pt Fe2 1 00 mol L 1 Fe3 1 00 mol L 1 MnO 4 1 0 mol L 1 Mn2 1 0 mol L 1 H 1 0 mol L 1 Pt 正極反應 MnO4 8 H 5 e Mn2 4 H 2O 負極反應 Fe2 e Fe3 E 1 51 0 77 0 74 v lg K 0591 0 nE 0591 0 74 05 62 6 K 4 0 1062 E E n 0591 0 lg Q 即 E E 5 0591 0 lg 528 4 53 FeHMnO FeMn E 0 74 5 0591 0 lg 8 5 010 0 0 10 1 01 0 01 0 0 69 v 56 電池反應式 Ni2 2 Ag Ni 2 Ag E E n 0591 0 lg Q 即 E E 2 0591 0 lg 2 2 Ni Ag 517 0 23 0 80 2 0591 0 lg 20 0 050 0 2 0 97 v E 0 該電池反應非自發(fā) lg K 0591 0 nE 0591 0 03 1 2 34 86 K 1 4 10 35 57 Pb2 Pb Pb2 Pb 2 0591 0 lg Pb2 0 126 2 0591 0 lg 0 100 0 156 v Sn2 Sn Sn2 Sn 2 0591 0 lg Sn2 0 136 2 0591 0 lg 1 00 0 136 v 所以 Sn2 Sn 為正極 Pb2 Pb 為負極 正極反應 Sn2 2 e Sn 負極反應 Pb 2 e Pb2 電池反應 Sn2 Pb Sn Pb2 E Sn2 Sn Pb2 Pb 0 136 0 156 0 020 v 58 因為在陰極上只要 Ni 析出 而不析出氫 則氫電極的電勢必須小于鎳電極的電勢 而 H H 2 H H 2 0 00 0 0591 lg H 在考慮了超電位后即 0 0591 lg H 0 21 0 26 lg H 0 85 59 Zn ZnSO4 0 100 mol L 1 KBr 0 500 mol L 1 AgBr Ag 2 AgBr Zn 2 Ag 2 Br Zn2 Ag Ag Ag Ag 0 0591 lg Ag 0 799 0 0591 lg 500 0 100 5 13 0 0898 v 518 Zn2 Zn Zn2 Zn 2 0591 0 lg Zn2 0 763 2 0591 0 lg 0 100 0 793 v E Ag Ag Zn2 Zn 0 0898 0 793 0 883 v 60 Fe2 Fe 0 441 v Cd2 Cd Cd2 Cd 2 0591 0 lg Cd2 0 403 2 0591 0 lg 0 0100 0 462 v Fe2 Fe 為正極 Cd2 Cd 為負極 正極反應 Fe2 2 e Fe 負極反應 Cd 2 e Cd2 電池反應式 Fe2 Cd Fe Cd2 Cd Cd2 0 0100 mol L 1 Fe2 1 00 mol L 1 Fe E E n 0591 0 lg Q 即 E E 2 0591 0 lg 2 2 Fe Cd 0 441 0 403 2 0591 0 lg 00 1 0100 0 0 0211 v 61 銀電極 Ag Ag Ag Ag 1 0591 0 lg Ag 0 80 1 0591 0 lg 0 10 0 741 v 氫電極 H H 2 H H 2 2 0591 0 lg 2 2 H p H 0 00 0 0591 lg 10 0100 1 5 0 177 v 故銀電極為正極 氫電極為負極 正極反應 Ag e Ag 負極反應 H2 2 e 2 H 電池反應 2 Ag H 2 2 Ag 2 H Pt H2 g p H 0 00100 mol L 1 Ag 0 100 mol L 1 Ag E Ag Ag H H 2 0 741 0 177 0 918 v 519 62 Cu OH 2 Cu OH Cu2 Cu Cu2 Cu 1 0591 0 lg 2 Cu Cu Cu2 Cu 1 0591 0 lg CuOH OHCu Ksp Ksp 2 0 153 0 0591 lg 15 19 104 1 106 1 0 080 v 63 正 AgX Ag 0 0591 lg 正 1 X 負 AgX Ag 0 0591 lg 負 1 X E 正 負 0 0591 lg 正 1 X 0 0591 lg 負 1 X 0 0591 lg 正 負 X X 0 0591 lg 0 1 10 0 0 591 v 64 E E n 0591 0 lg Q 即 E E 2 0591 0 lg 22 43 2 HIAsOH HAsO 0 58 0 54 2 0591 0 lg 27 100 1 0 1 0 37 v 因為電動勢為負值 所以正反應非自發(fā) 而逆反應自發(fā)進行 65 因為 MnO 2 Mn2 1 23 v 0 所以該反應能自發(fā)進行 lg K 0591 0 nE 0591 0 414 06 42 0 K 1 0 1042 77 Fe3 Fe2 Sn4 Sn2 有如下反應發(fā)生 2 Fe3 Sn2 2 Fe2 Sn4 523 lg K 223 422 SnFe SnFe 0591 0 nE 0591 0 15 077 0 2 21 0 K 1 0 1021 2 Fe3 Sn2 2 Fe2 Sn4 開始濃度 mol dm 3 0 20 0 10 平衡濃度 mol dm 3 2 x x 0 20 2x 0 10 x 因為平衡常數(shù)很大 所以反應進行很完全 則 0 20 2x 0 20 0 10 x 0 10 xx 2 2 2 10 0 20 0 1 0 1021 解得 x Sn2 1 0 10 8 mol dm 3 Fe3 2 0 10 8 mol dm 3 78 根據(jù)電勢圖 H 2PO2 P 4 1 89 0 3 18 1 4 2 05 v 因為 H 2PO2 P 4 0 所以上述反應能自發(fā)進行 在標準狀態(tài)下 鋅在堿中置換氫的反應 Zn 2 OH 2 H 2O Zn OH 4 2 H 2 H 2O H2 OH H H 2 H H 2 2 0591 0 lg H 2 0 00 0 0591 lg 1 0 10 14 0 83 v E H 2O H2 OH Zn OH 2 Zn 0 83 1 22 0 39 v 0 上述反應能自發(fā)進行 計算表明 鋅在酸中或在堿中置換氫的反應都是自發(fā)進行的反應 85 CuCl Cu Cu Cu Cu Cu 0 0591 lg Cu Cu Ksp CuCl 0 14 0 52 0 0591 lg Ksp CuCl lg Ksp CuCl 6 43 Ksp CuCl 3 7 10 7 Cu CuCl Cl 1 00 mol L 1 Cu 1 00 mol L 1 Cu Cu Cu Cl Cu CuCl rGm n F E 1 96 5 0 52 0 14 36 7 kJ mol 1 lg K 0591 0 nE 0591 0 14 052 0 1 6 43 K 2 7 106 86 根據(jù)題意 E 1 03 v E E n 0591 0 lg Q 即 E E 2 0591 0 lg Zn2 Cl 2 1 21 1 03 2 0591 0 lg Zn2 0 100 2 lg Zn2 0 100 2 6 09 Zn2 8 1 10 5 mol dm 3 87 在含 AgCl 沉淀的溶液中加入 Zn 粉將發(fā)生反應 2 AgCl Zn 2 Ag Zn2 2 Cl 526 AgCl Ag Ag Ag Ag Ag 0 0591 lg Ag Ag Ag 0 0591 lg Ksp AgCl 0 80 0 0591 lg 1 6 10 10 0 22 v 因為 E AgCl Ag Zn2 Zn 0 98 v 該反應將自發(fā)進行 假定在 1 0 cm3 含 0 10 m mol AgCl 沉淀的溶液中加入 Zn 粉 AgCl 能被 Zn 全部還 原 則 Zn2 0 050 mol dm 3 Cl 0 10 mol dm 3 AgCl Ag Ag Ag 0 0591 lg 10 0 AgCl Ksp 0 28 v Zn2 Zn Zn2 Zn 2 0591 0 lg Zn2 0 76 2 0591 0 lg 0 050 0 80 v E 0 28 0 80 1 08 v 計算表明 即使 0 10 m mol AgCl 沉淀在 1 0 cm3 體積中完全溶解后 E 0 反應 仍未達平衡 反應尚未達平衡 如果還有 AgCl 沉淀仍可繼續(xù)溶解 88 1 1 2 0591 0 lg 2 3 3 HNO NOH 而 HNO2 H NO 2 Ka 2 2 HNO NOH HNO2 Ka NOH 2 則 2 1 1 2 0591 0 lg 106 4 100 1 0 1 100 1 414 314 0 004 v 89 上述三個電池的電池反應式相同 均是如下反應式 Tl3 2 Tl 3 Tl 但電極反應不同 參與反應的電子數(shù)依次為 2 6 3 E 1 Tl3 Tl Tl Tl 1 25 0 3363 1 59 v E 2 Tl3 Tl Tl3 Tl 1 25 3 3363 0 125 12 0 53 v E 3 Tl3 Tl Tl Tl 3 3363 0 125 12 0 3363 1 06 v 由于電池反應式相同 所以三個電池的 rGm 相同 rGm n F E 2 96 5 1 59 307 kJ mol 1 527 90 Cu2 CuI Cu2 Cu Cu2 Cu 0 0591 lg 2 Cu Cu Cu2 Cu Cu2 Cu 0 0591 lg CuI Ksp 1 0 16 0 0591 lg 12 100 1 1 0 87 v lg K 0591 0 nE 0591 0 54 087 0 1 5 58 K 3 8 105 由于平衡常數(shù)很大 所以 Cu2 將反應完全 剩余 I 0 30 mol dm 3 K 22 1 ICu 殘留 Cu2 2 1 IK 25 30 0 108 3 1 2 9 10 5 mol dm 3 91 lg K 0591 0 nE 0591 0 63 136 1 1 4 57 K 2 7 10 5 rGm 2 303 RT lg K 2 303 8 314 298 10 3 lg 2 7 10 5 26 1 kJ mol 1 92 電極反應 SO42 H 2O 2 e SO 3 2 2 OH 為如下三個反應的加合 SO42 4 H 2 e H 2SO3 H2O H2SO3 2 H SO 3 2 K Ka 1 Ka2 2 H2O 2 H 2 OH K Kw2 rGm 4 rG m 1 rG m 2 rG m 3 rGm 4 2 F 4 rGm 1 2 F 1 rGm 2 2 303 RT lg Ka 1 Ka2 rGm 3 2 303 RT lg Kw2 則 2 F 4 2 F 1 2 303 RT lg Ka 1 Ka2 2 303 RT lg Kw 2 528 SO 42 SO 32 4 1 F RT 2 303 2 lg Ka1 Ka2 F RT303 2 lg Kw 0 20 2 0591 0 lg 1 3 10 2 6 3 10 8 0 0591lg 1 0 10 14 0 90 v 93 設計一個原電池 Pb Pb2 SO 4 2 PbSO 4 Pb 其電池反應式為 PbSO4 s Pb2 SO 4 2 rGm f G m Pb2 f G m SO 42 f Gm PbSO 4 24 31 742 811 23 45 kJ mol 1 E nF rGm 5 962 45 0 23 v PbSO 4 Pb E Pb2 Pb 0 23 0 126 0 36 v rGm 2 303 RT lg Ksp lg Ksp 298314 8303 2 100045 7 89 PbSO4 的 Ksp 1 3 10 8 94 lg K 1 0591 0 nE 0591 0 80 000 0 2 27 1 K 1 7 9 10 28 E E n 0591 0 lg Q 即 E E 2 0591 0 lg 22 2 IH pH 0 03 E 2 0591 0 lg 4 10 0 1 E 0 15 v lg K 2 0591 0 nE 0591 0 15 02 5 08 K 2 1 2 10 5 E 0 15 v AgI Ag 0 15 v 529 lg Ksp AgI 0591 0 80 015 0 1 16 1 Ksp AgI 7 9 10 17 因為 AgI Ag 0 15 v 而 H H 2 0 00 v 所以 Ag 能從氫碘酸中置換出氫 但由于 AgI 的難溶性 該反應僅發(fā)生在表面上 95 將兩個半電池組合為一個原電池 其電池反應為 4 B s 3 O2 g 6 H2O l 4 H3BO3 s E 1 229 0 87 2 10 v rGm n F E 12 96 5 2 10 2 43 103 kJ mol 1 rGm 4 f G m H 3BO3 6 f Gm H 2O 2 43 103 4 f Gm H 3BO3 s 6 f Gm H 2O l 則 f Gm H 3BO3 s 4 1043 2 19 237 6 3 963 kJ mol 1 96 In3 In 3 22 0 1 35 0 1 45 0 1 0 34 v In OH 3 In In3 In In3 In 3 0591 0 lg Ksp In OH 3 1 00 0 34 3 0591 0 lg Ksp In OH 3 lg Ksp In OH 3 33 5 Ksp In OH 3 3 2 10 34 反應 In OH 3 s 3 H In3 3 H 2O 的 K 3 3 H In 分子分母同乘以 OH 3 K 3 3 Kw Ksp OHIn 314 34 100 1 102 3 3 2 108 rGm 2 303 RT lg K 48 5 kJ mol 1 97 Ag 2C2O4 Ag Ag Ag Ag Ag 2 0591 0 lg Ag 2 0 799 0 0591 lg 11 105 3 0 49 v 530 98 lg K 0591 0 nE 0591 0 559 0536 0 2 0 78 K 0 17 當溶液的 pH 7 時 假定其它物種均為標準狀態(tài)下 H 3AsO4 H3AsO3 H 3AsO4 H3AsO3 2 0591 0 lg H 2 0 559 0 0591 lg 10 7 0 15 v I 2 I 的電勢沒有變化 所以 I 2 I H 3AsO4 H3AsO3 反應自左向右進行 當 H 6 mol L 1 時 假定其它物種均為標準狀態(tài)下 H 3AsO4 H3AsO3 0 559 0 0591 lg 6 0 60 v I 2 I H 3AsO4 H3AsO3 反應自右向左進行 99 因為 1 安培電流時 1 秒流過的電量為 1 庫倫 而對于 1 價離子析出 1 mol 需要的電 量為 96500 庫倫 則 24 小時有效電量為 22000 3600 24 150 94 2 68 1011 庫倫 生產(chǎn)氫氧化鈉 2 68 1011 96500 2 78 106 mol 或 111 2 噸 氫氧化鈉的純度 樣品中含純 NaOH 的克數(shù) 1000 2710 02 40 2 16 g NaOH 的純度 4 2 16 2 100 90 100 正極反應 2 H 2 e H 2 負極反應 Fe 2 e Fe2 電池反應 2 H Fe H 2 Fe 2 H H 2 H H 2 2 0591 0 lg 2 2 H p H 0 00 2 0591 0 lg 0 10 2 0 0591 v Fe2 Fe Fe2 Fe 2 0591 0 lg Fe2 531 0 4089 2 0591 0 lg 0 10 0 438 v E H H 2 Fe2 Fe 0 379 v 電功 W rGm n F E 2 96 5 0 379 73 1 kJ mol 1 101 E Ni2 Ni Zn2 Zn 0 54 0 2363 Zn2 Zn Zn2 Zn 0 78 v Zn2 Zn Zn2 Zn 2 0591 0 lg Zn2 0 78 0 7621 2 0591 0 lg Zn2 Zn2 0 248 mol L 1 電功 W rGm n F E 2 96 5 0 54 104 kJ mol 1 0 54 0 03 0 2363 Zn2 Zn Zn2 Zn 0 806 v 0 806 0 7621 2 0591 0 lg Zn2 Zn2 0 033 mol L 1 102 該反應的正極為 Hg2 Hg 22 負極為 Hg 22 Hg 則 E 0 9083 0 7955 0 1128 v lg K 0591 0 nE 0591 0 1128 01 1 909 K 81 1 103 因為金屬鎳為陽極 所以陽極溶解 陽極產(chǎn)物為 Ni2 離子 反應式為 Ni 2 e Ni2 陰極上放電的可能是 Ni2 離子或 H 離子 決定于它們電勢的高低 Ni2 Ni Ni2 Ni 2 0591 0 lg Ni2 0 2363 2 0591 0 lg 0 10 0 266 v 當 pH 6 時 超電勢的存在將擴大了分解電勢 H H 2 H H 2 2 0591 0 lg H 2 0 09 0 00 2 0591 0 lg 1 0 10 6 2 0 09 0 445 v 532 在陰極上放電的是電勢大的物種 所以是 Ni2 離子放電 Ni2 2 e Ni 當 pH 1 時 H H 2 H H 2 2 0591 0 lg H 2 0 09 0 00 2 0591 0 lg 0 10 2 0 09 0 149 v 當 pH 1 時 則是 H 離子放電 2 H 2 e H 2 104 陽極反應式 4 OH 4 e O2 2 H2O 陰極反應式 2 H 2 e H2 陽實 O 2 OH O 2 OH 4 0591 0 lg 4 1 OH O2 0 4009 4 0591 0 lg 4 01 0 1 0 45 0 97 v 陰實 H H 2 H H 2 2 0591 0 lg H 2 H 2 0 00 2 0591 0 lg 1 0 10 12 2 0 09 0 80 v E理分 陽理 陰理 0 4009 4 0591 0 lg 4 01 0 1 2 0591 0 lg 1 0 10 12 2 1 23 v E實分 陽實 陰實 0 97 0 80 1 77 v 電解池總反應 2 H2O l 2 H2 g O2 g K 22 2 pppp OH 標準 Cu Zn 原電池的電動勢 E 0 3392 0 7621 1 1 v 應串聯(lián) 2 個才能滿足實際電解的需要 105 以鋅為陰極電解鋅鹽溶液 要求溶液中析出鋅 無 H2 逸出 則需要控制 H H 2 0 0591 lg H 0 7 lg H 3 05 即 pH 3 05 106 Cu Cu2 0 10 mol L 1 Fe3 0 10 mol L 1 Fe2 0 10 mol L 1 Pt 正極電勢 Fe3 Fe2 Fe3 Fe2 1 0591 0 lg 2 3 Fe Fe 0 77 0 0591 lg 10 0 10 0 0 77 v 負極電勢 Cu2 Cu Cu2 Cu 2 0591 0 lg Cu2 0 34 2 0591 0 lg 0 10 0 31 v E Fe3 Fe2 Cu2 Cu 0 83 0 31 0 46 v rGm n F E 2 96 5 0 77 0 34 83 0 kJ mol 1 由于生成 Cu NH3 4 2 Cu2 將降低 所以 Cu2 Cu 將下降 則電動勢將增大 107 電極電勢高的電對中的氧化型物質(zhì)可以氧化電極電勢低的電對中的還原型物質(zhì) 在標準狀態(tài)下 H H 2 0 00 v 而 AgI Ag Ag Ag Ag Ag 0 0591 lg Ag Ag Ag 0 0591 lg Ksp AgI 0 7991 0 0591 lg 8 23 10 17 0 1515 v 由于 H H 2 AgI Ag 所以在標準狀態(tài)下 銀能從 HI 溶液中置換出 H 2氣 534 但應當指出 因為 AgI 的難溶性 所以反應僅發(fā)生在表面上 Ag AgI s I 1 0 mol L 1 H 1 0 mol L 1 H 2 g 100 kPa Pt H H 2 H H 2 2 0591 0 lg H 2 0 00 2 0591 0 lg 0 1 2 0 0591 v AgI Ag Ag Ag Ag Ag 0 0591 lg Ag Ag Ag 0 0591 lg I KspAgI 0 7991 0 0591 lg 10 0 1023 8 17 0 0924 v E 0 0591 0 0924 0 0333 v 108 Pb s PbO2 s 2 H2SO4 2 PbSO4 s 2 H2O E 1 6913 0 3555 2 047 v lg K 0591 0 nE 0591 0 047 22 69 27 K 1 86 1069 109 H H 2 H H 2 2 0591 0 lg H 2 0 00 0 0591 lg 10 0108 1 5 0 1698 v AgCl Ag Ag Ag Ag Ag 0 0591 lg Ag 0 7991 0 0591 lg 10 0 108 1 10 0 2823 v E 0 2823 0 1698 0 452 v 110 Ni Ni2 0 05 mol L 1 Ag 0 1 mol L 1 Ag 正極反應 Ag e Ag 負極反應 Ni 2 e Ni2 電池反應 2 Ag Ni 2 Ag Ni2 E E n 0591 0 lg Q 即 E E 2 0591 0 lg 2 2 Ag Ni 535 0 7991 0 2363 2 0591 0 lg 2 1 0 05 0 1 015 v lg K 0591 0 nE 0591 0 2363 07991 0 2 35 04 K 1 1 1035 rGm n F E 2 96 5 1 015 195 9 kJ mol 1 111 Zn ZnSO4 c1 CdSO4 c2 Cd 正極反應 Cd2 2 e Cd 負極反應 Zn 2 e Zn2 Pt Fe2 c 1 Fe 3 c 2 Ag c 3 Ag 正極反應 Ag e Ag 負極反應 Fe2 e Fe3 112 E 1 512 0 771 0 741 v 正極反應 MnO4 8 H 5 e Mn2 4 H2O 負極反應 Fe2 e Fe3 電池反應 MnO4 5 Fe2 8 H Mn2 5 Fe3 4 H 2O E 0 7991 0 1266 0 9257 v 正極反應 Ag e Ag 負極反應 Pb 2 e Pb2 電池反應 2 Ag Pb 2 Ag Pb2 113 電池 的兩電極均處于標準狀態(tài)下 其電極電勢即為標準電極電勢 Sn2 Sn 0 141 v Pb2 Pb 0 1266 v E 0 1266 0 141 0 144 v 正極反應 Pb2 2 e Pb 負極反應 Sn 2 e Sn2 電池反應 Pb2 Sn Pb Sn2 電池 的錫電極仍處于標準狀態(tài)下 但鉛電極處于非標準狀態(tài)下 Pb2 Pb Pb2 Pb 2 0591 0 lg Pb2 0 1266 2 0591 0 lg 0 10 0 156 v E 0 141 0 156 0 015 v 正極反應 Sn2 2 e Sn 536 負極反應 Pb 2 e Pb2 電池反應 Pb Sn2 Pb2 Sn 114 E H H 2 Ni2 Ni 0 2955 v Ni2 Ni 0 2955 v 而 Ni2 Ni Ni2 Ni 2 0591 0 lg Ni2 則 Ni2 Ni Ni2 Ni 2 0591 0 lg Ni2 0 2955 2 0591 0 lg 0 01 0 2364 v 115 pH 7 即 H 1 0 10 7 mol dm 3 則電極反應中有 H 離子參加反應的電對 其電極電勢均受到影響 應計算它的非標準電勢 反應 CrO72 H Br Br 2 Cr 3 H 2O 正極為 Cr 2O72 Cr3 電極反應如下 電極電勢受 H 離子濃度影響 Cr2O72 14 H 6 e 2 Cr3 7 H 2O Cr 2O72 Cr3 Cr 2O72 Cr3 6 0591 0 lg H 14 1 33 6 0591 0 lg 1 0 10 7 14 0 365 v 負極為 Br 2 Br 1 065 v 電極電勢不受 H 離子濃度影響 由于 Cr 2O72 Cr3 Br 2 Br 所以該反應不能正向自發(fā)進行 反應 MnO4 HCl Cl 2 Mn 2 H 2O 正極為 MnO 4 Mn2 電極反應如下 電極電勢受 H 離子濃度影響 MnO4 8 H 5 e Mn2 4 H2O MnO 4 Mn2 MnO 4 Mn2 5 0591 0 lg H 8 1 512 5 0591 0 lg 1 0 10 7 8 0 850 v 負極為 Cl 2 Cl 1 36 v 電極電勢不受 H 離子濃度影響 由于 MnO 4 Mn2 O 2 H2O 所以該反應能正向自發(fā)進行 116 該反應的標準電動勢為 E Zn2 Zn Mn2 Mn 0 7621 1 182 0 4199 v rGm n F E 2 96 5 0 4199 81 04 kJ mol 1 lg K 0591 0 nE 0591 0 4199 02 14 21 K 1 62 1014 117 電池反應式 2 Fe3 2 I 2 Fe2 I 2 E Fe3 Fe2 I 2 I 0 771 0 5345 0 237 v lg K 0591 0 nE 0591 0 237 02 8 02 K 1 05 108 rGm n F E 2 96 5 0 237 45 7 kJ mol 1 Pt I2 I 1 0 mol L 1 Fe3 1 0 mol L 1 Fe2 1 0 mol L 1 Pt 118 電池反應式 Cl2 Co 2 Cl Co2 電池符號 Co Co2 1 0 mol dm 3 Cl 1 0 mol dm 3 Cl 2 g p Pt Co2 Co Cl 2 Cl E 1 36 1 63 0 270 v 當氯氣的壓力增大或減小時 電池的電動勢隨之增大或減小 當 Co2 離子濃度降低到 0 010 mol dm 3 時 Co2 Co Co2 Co 2 0591 0 lg Co2 0 270 2 0591 0 lg 0 010 0 329 v E 1 36 0 329 1 69 v 119 因為該銅鋅原電池為標準電池 所以其電池的電動勢為 E rGm n F E 2 96 5 1 102 212 7 kJ mol 1 lg K 0591 0 nE 0591 0 102 12 37 3 K 2 0 1037 538 120 Ni2 Ni Ni2 Ni 2 0591 0 lg Ni2 0 2363 2 0591 0 lg 0 1 0 266 v 在考慮了超電勢后 氫的實際析出電勢應 0 266 v 而 pH 0 95 即 H 0 1122 mol dm 3 即 H H 2 H H 2 2 0591 0 lg H 2 2 H 0 266 0 00 0 0591 lg 0 1122 2 H 則 2 H 0 21 v 121 要使電解反應能夠進行 理論上外加電壓應大于電解產(chǎn)物所形成的原電池的電動勢 所以 在標準狀態(tài)下 理分 E Cl 2 Cl Cd2 Cd 1 36 0 4022 1 762 v 1 5 v 再考慮到超電勢等其它一些因素 實分 E 理分 E 所以上述電極反應用一節(jié)干電池是不行的 122 根據(jù)交叉法則 電極電勢高的電對中的氧化型物種 可氧化電極電勢低的電對中的還 原型物種 O 2 H2O Fe3 Fe2 將氧氣通入 FeSO4酸性水溶液中 標準狀態(tài)下 將發(fā)生如下反應 O2 4 Fe2 4 H