無機(jī)及分析化學(xué)第8章-習(xí)題答案(2023191434)

1、第八章氧化復(fù)原反響習(xí)題解答1. 什么叫金屬的電極電勢(shì)？以金屬一金屬離子電極為例說明它是怎么產(chǎn)生的？1. 當(dāng)把金屬插入其鹽溶液中， 在金屬與溶液間由于電荷不均等原因而產(chǎn)生了電勢(shì)差，這種產(chǎn)生在金屬和它的鹽溶液之間的電勢(shì)叫做金屬的電極電勢(shì)。當(dāng)把金屬插入其鹽溶液中，會(huì)同時(shí)岀現(xiàn)兩種相反的過程。一方面金屬晶格中金屬離子受極性水分子 的吸引而形成水合離子進(jìn)入溶液。另一方面金屬外表的自由電子會(huì)吸引溶液中的金屬離子使其沉積到金 屬外表。這兩個(gè)過程可表示如下：溶解 nM(s)=沉積=Mn (aq) ne當(dāng)溶解速率與沉積速率相等時(shí)，就到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡。一般地說，在溶解和沉積過程中，由金屬外表進(jìn)入 溶液中的金屬離子總數(shù)與

2、從溶液中沉積到金屬外表的金屬離子總數(shù)并不相等，這樣在金屬與溶液間就由于 電荷不均等而產(chǎn)生了電勢(shì)差。2. 舉例說明什么是歧化反響？2. 在CI2+H2O=HCIO+HCI中：CI2既是反響的氧化劑，又是復(fù)原劑，這種氧化復(fù)原反響叫做歧化反 應(yīng)。3. 指岀以下化合物中各元素的氧化數(shù)：Fe3O4 PbO2 Na2O2 Na0O3 NCI 3 NaH KO 2 KO 3 N2O4Fe3O4Fe+8/3O-2PbO2Pb+4O-2Na2O2Na+1O-1Na2S2O3Na+1S+2O-2NCI 3N+3Cl-1NaHNa+1H-1KO 2K+1O-1/2KO 3K+1O-1/3N2O4N+4O-24. 舉

3、例說明常見電極的類型和符號(hào)。4. 常見電極共有四種類型：(1) 金屬一金屬離子電極金屬置于其金屬離子的鹽溶液中所構(gòu)成的電極。如Zn(s) | Zn2+(2) 氣體一離子電極這類電極的構(gòu)成需要一個(gè)固體導(dǎo)電體，該導(dǎo)電固體與所接觸的氣體和溶液都不起反響，但它有時(shí)能催化氣體電極反響的進(jìn)行。如Pt | H2(g) | H+(3) 金屬-金屬難溶鹽或氧化物-陰離子電極外表涂有該金屬的難溶鹽 (或氧化物)的金屬浸入與該鹽具有相同陰離子的溶液即構(gòu)成此類電極。如Ag | AgCl(s) | CI (4) 氧化復(fù)原"電極 將惰性導(dǎo)電材料(鉑或石墨)放于含有同一元素不同氧化數(shù)的兩種離子的溶液中即構(gòu)成此類電

4、極。如Pt | Fe2+，F(xiàn)e3+5. 寫出5種由不同類型電極組成的原電池的符號(hào)和對(duì)應(yīng)的氧化復(fù)原反響方程式。5. (1)( )Pt | H2(p ) | H+( C1 ) | Cu2+(c2 ) | Cu( +)(2) ( )Pt | H2(p) | H+( C1) | Cl (C2 ) | AgCI | Ag( + )(3) ( )Zn | Zn2+(C1)| Cl(C2) | AgCI | Ag( + )(4) ( )Zn | Zn2+(C1) | Fe3+(C2 ), Fe2+(c3) | Pt( + )(5) ( )Pt | H2(p ) | H+( C1) | Fe3+(C2), F

5、e2+(c3 ) | Pt(+ )6. 用氧化數(shù)法配平以下方程式：(1) 4 Zn + 10 HNO3(極稀)=4 Zn(NO 3)2 + NH4NO3 + 3 HQ(2) K2Cr2O7 + 6 KI + 7 H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 3 |2 + 7 H2O(3) 5Na2C2O4 + 2Kmn 0 4+ 3H2SO4= 2MnS0 4+ K2SO4 + 5Na2SO4+ 10CO2 + 8HQ(4) 3H2O2 + Cr2(S 04)3 + 10KOH = 2K2CrO4 + 3 K2SO4 + 8 H20(5) 2Na2S2O3 + 丨2 = Na2&

6、#174;06 + 2NaI(6) 5K2S2O8 + 2MnSO4 + 8H2O = 8H2SO4 + 2Kmn0 4 + 4K2SO47. 用離子-電子法配平以下反響方程式(1)(5)為酸性介質(zhì)，(6)(10)為堿性介質(zhì)。7. (1) 103+ 5+ 6H + = 312 + 3H2O(2) 2Mn2+ + 5NaBi0 3 + 14H += 2MnO4+ 5Bi3 + + 5Na + + 7H2O(3) 2Cr3+ + 3PbO2 + H2O = CrO?2+ 3PM + + 2H +(4) 5C3H8O + 4MnO4+ 12H + = 5C3H6O2 + 4Mn2+ + IIH2O(

7、5) 10HC1O + 3P4+ I8H2O = 10C+ I2H3PO4 + 10H+(6) 2CrO42+ 3 HsnO2+ H2O = 2 CrO2 + 3 HsnO3+ 20H (7) 3 H2O2 + 2 CrO2+ 2 0H= 2 CrO42+ 4 H2O(8) I2 + H2AsO3+ 40H= As04曠 + 2+ 3出0(9) Si + 20H+ H2O = SiOa2- + 2H2(10) 3 Br2 + 60H= BrO3+ 5Br+ 3出08. 根據(jù)電極電勢(shì)判斷在水溶液中以下各反響的產(chǎn)物，并配平反響方程式。8. (1)2Fe + 3C12 = 2FeCl3 2Fe +

8、3Br2 = 2FeBr3(3) Fe + I2 = Fel2(4) Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 f(5) 2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2(6) 2FeCl3 + 2KI = 2FeCl2 + 2KCl + 129. 試將下述化學(xué)反響設(shè)計(jì)成電池，并寫岀原電池符號(hào)。9. Ni2+ + Fe F0 + Ni(-)Fe| Fe 2+( ci mol L1) | Ni 2+(c2mol L_1) | Ni( + )(2) H2 + Cl2 一 2HCI(-)Pt | H2(p1)|H+(C1 mol L-1) | Cl-(C2 mol L-1) |Cl2 (

9、p2)| Pt(+ )(3) Ag + Br AgBr()Ag | AgBr (s)| Br-(C1mol L 1) | Ag+(C2 mol L 1) | Ag( +)(4) AgCl + I 1 Agl + Cl(-)Ag | Agl (s)| I -( C1mol L-1) | Cl- (C2 mol L-1) | AgCl (s)|Ag( + )(5) MnO4 5Fe2+ 16H Mn2 5Fe38H2O(-)Pt| Fe2+ (C1mol L-1) ,Fe3+ (C2mol L-1) |MnO4(Q), Mn2+(c4),H (c5) | Pt(+ )10. 電極電勢(shì)的絕對(duì)值是無法

10、測(cè)量的，人們只能通過定義某些參比電極的電極電勢(shì)來測(cè)量被測(cè)電極的相對(duì)電極電勢(shì)。 假設(shè)假設(shè)Hg2CS + 2e =2Hg + 2Cl-電極反響的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為0，那么E (Cu2 /Cu)、E (Zn2 /Zn)變?yōu)槎嗌伲?0. 查得甘汞電極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為+0.268VE (Cu2 /Cu) = 0.337-0.268 = 0.069VE (Zn2 /Zn) =- 0.7628 - 0.268 = - 1.0308V11. NO3- + 3H+ + 2e =HNO2 + H2O反響的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為0.94V，HNO2的解離常數(shù)為 Kae=5.1 X0-4。試求以下反響在298K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。N

11、O3 + H2O + 2e FNO2 + 2OH11.e2E130.0592V | NO3H 3 2HNO20.94V30.0592V lg NO 3H 3Ka2g H NO20.94V0.0592Vlg2Ka【NO3 KwNO2 OH 0.94V0.0592V , -y-lgNO 32OH 2NO20.0592V2ig(KaKw2)當(dāng)NO3 =NO 2=OH=1 mol L-1 時(shí)0.0592V20.0592V414 2E2 0.94Vlg( Ka Kw2) 0.94Vlg 5.1 10 41.0 10 140.014V2 212. 反響 3A(s)+2B3+(aq) 3A2+(aq)+2B

12、(s)在平衡時(shí)B3+=0.02mol L, A2+=0.005mol L。(1) 求反響在25C時(shí)的E , K及rGm ；(2) 假設(shè) E=0.05917V , B3+=0.1 mol dm-3，求A2+=?12. (1)反響 3A(s)+2B 3+(aq) = 3A2+(aq)+2B(s)平衡時(shí):0.003.125 10 40.022A2 3K 宀B3 2由lg KnE0.0592沖 L 0.0592lg K 得 E0.0592 (lg3.125-4)0.0346VnFE6 96485(0.0346)J1 1mol 1=20.03kJ mol 1320.0592VB3 2lgn A2 320

13、.0592V0.120.0346Vlg0.05917V6A2 3解得A2 1.46 10 4mol L-113. 某酸性溶液含有 Cl ,Br ,1離子，欲選擇一種氧化劑能將其中的I離子氧化而不氧化 Cl離子和Br離子。試根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)判斷應(yīng)選擇H2O2、Cr2O72、F&+中的哪一種？13. 由附錄 6 查得E®( I2/)= 0.5355V, E®( Br2/B)= 1.0652V ,E ®( CI2/C)= 1.3595V ,E (H2O2/H2O)1.77V, E (Cr2O2 /Cr3 )1.33V, E (Fe3 /Fe2 )0.771V。E

14、 (H2O2/H2O) )>E0(C2/CP) > E (Cr2O7 /Cr3 ) >E0(Bi2 Br) > E®( f8+ Fe+)>E®(I2)1.77 V1.3583V1.33V1.0652V0.771V0.5355VH2O2溶液能將、Br、C氧化成I?、B® Cb;Cr2O72溶液能氧化、Br，而不能氧化C；Fe3+溶液只能氧化離子成I2,而不能氧化Br離子、Cl離子。故按題意應(yīng)選用F&+作氧化劑。14. 將銅片插入盛有0.5mol L- 1CuSO4溶液的燒杯中，銀片插入盛有 0.5mol L一1 AgNO3溶液的

15、燒杯中, 組成一個(gè)原電池。(1) 寫出原電池符號(hào)和電池反響式;(2) 求該電池的電動(dòng)勢(shì)；將氨水參加CuSO4溶液中，電池電動(dòng)勢(shì)如何變化 (定性影響)?將氨水參加AgNO3溶液中，電池電動(dòng)勢(shì)如何變化(定性影響)?14. (1)( - )Cu | Cu 2+ (0.5 mol L = ) | Ag + (0.5 mol L=) | Ag( +)正極反響 Ag+ + e Ag負(fù)極反響 Cu 2+ +2e-Cu & +得電池反響式：2Ag+ + Cu = 2Ag + Cu 2+2 +2+0.0592V | c (Ag )(2) E E (Ag /Ag) E (Cu /Cu)lg *2 c(Cu

16、2 )20.0592V0.520.7991V0.337VIg0.453V20.5將氨水參加CuS04溶液中，由于形成Cu(NH3)42，使得E(Cu2+/Cu)減小，故電池電動(dòng)勢(shì)增加 將氨水參加AgNO溶液中，由于形成Ag(NH 3)2，使得E(Ag + /Ag)減小，故電池電動(dòng)勢(shì)降低。15. 用能斯特方程計(jì)算來說明，使Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu的反響逆轉(zhuǎn)是否有實(shí)現(xiàn)的可能性?0.7772 嗎9略2Fe2 15. Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu反響逆向進(jìn)行需 E 00.337 ( 0.4402)皿592/ 2 Fe2 2 2制5.5 10 27或制1.8 1026實(shí)際工作中很

17、難到達(dá)，故要使反響逆轉(zhuǎn)是不可能的。16. 在濃度均為0.10mol L1的CuSO4和AgNO 3混合溶液中參加鐵粉，哪種金屬離子先被復(fù)原？當(dāng)?shù)?二種離子開始被復(fù)原時(shí)，第一種金屬離子在溶液中的濃度為多少？16. 由附錄 6 查得：E (Cu2+/Cu) 0.337V， E (Ag+/Ag) 0.7991V2+0.0592VE(Cu /Cu) 0.337Vlg0.100.3074VE(Ag +/Ag)0.7991V0.0592V1lg0.100.7399V故Ag+先被復(fù)原出來，當(dāng)?shù)诙N離子開始被復(fù)原時(shí)，此時(shí)有：E(Cu2+/Cu) E(Ag+/Ag) 0.3074V即 0.79910.05921

18、lgAg 0.3074解得Ag =4.9 10 9mol L17. 298K時(shí)，向1 mol L一1的Ag+溶液中滴加過量的液態(tài)汞，充分反響后測(cè)得溶液中 Hg22+濃度為0.311mol 1，反響式為 2Ag + + 2Hg l Ag + Hg22+。 E (Ag /Ag) = 0.7991 V，求 e (Hg2 /Hg).17. 2Ag+ + 2Hg 2Ag + Hg22+平衡時(shí)：1-2X0.311=0.3780.311平衡常數(shù)K2.180.378218.0.0592V2igK0.0592V2Ig 2.180.0100V由 E= E(Ag+/Ag) -EHg/Hg)得 E°(Hg2

19、2+/Hg)=0.7991V - 0.0100V=0.7891V實(shí)驗(yàn)室一般用MnO2與濃鹽酸反響制備氯氣，試計(jì)算 298K時(shí)反響進(jìn)行所需鹽酸的最低濃度。1.23 V， e (CI2/CI-) = 1.36 V。設(shè) CI2的分壓為 100kPa, Mn2+=1.0mol.L -1。2E (MnO2/Mn2 )18.MnO2+ 2CI - + 4H+ = CI 2+ Mn2+ + 2H2O，要制得氯氣，需 E 0240.0592VCI2H4小Ig202Mn2Fci2/ pE E (MnO2/Mn2 )E (CI2/CI設(shè)所需鹽酸的最低濃度為X。代入數(shù)據(jù)得1.23 1.36°.°

20、592|gx2 x42 "1.0 100/100 0解得 x 5.4 mol -L-1所以常溫下，當(dāng)鹽酸濃度大于5.4 mol L-1時(shí)，MnO2才有可能將CI-氧化成CI2。實(shí)際上鹽酸濃度常在12 mol L-1左右，并加熱以提高反響速率。19. MnO4- + 8H+ + 5e = Mn2+ + 4出0E = 1.51 VMnO 2+ 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2OE = 1.23 V求反響MnO4+ 4H + + 3e =MnO2+ 2H2O的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。MnO 4 MnO 2器； Mn 251V 523V 21.70VE(MnO 4/MnO2)20.E(Tl

21、3/Tl(1)-)TITl +Tl-)TITl +Tl-)TITl3+T19.)=1.25 V, E (Tl3 /Tl) = 0.72 V。設(shè)計(jì)以下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池:Tl( +3+, Tl+ Pt( +l3+, Tl+ Pt( +(1) 寫出每一個(gè)電池對(duì)應(yīng)的電池反響式；(2) 計(jì)算每個(gè)電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E °和標(biāo)準(zhǔn)自由能變化 rGm620. (1)三個(gè)電池的電池反響完全相同：Tl3+ + 2Tl 丁 3Tl +(2)三個(gè)電池的電極反響不同，那么電池的電動(dòng)勢(shì)不同。E °Tl +/TI)=3 E °Tl 3+/Tl) - 2 E 0(Tl 3+/Tl+)=3 >0.7

22、2V - 2 X1.25V= - 0.34V(1) 電池，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為 3，正極反響：Tl3+ 3e-一 Tl，負(fù)極反響：Tl 一 Tl + + e-E1= E °Tl3+/Tl) - E°TI+/TI)=0.72V - (-0.34V)=1.06V(2) 電池，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2，正極反響：Tl3+ 2e-一 Tl +，負(fù)極反響：Tl _ Tl + + e-E2= E °Tl3+/Tl+)- E0(Tl +/Tl)= 1.25V -(-0.34V)=1.59V電池，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為 6，正極反響：Tl3+ 2e : Tl+，負(fù)極反響：Tl: t|3+ + 3erGm1r

23、Gm2rGm3nFE6 96485 0.53J mol306.82kJ mol21. E (Cu2 /Cu )0.153V, E (Cu + /Cu)0.521V(1) Ksp(CuCI)(2) 計(jì)算反響Cu2+1.2 10 6，求 E (Cu2+/CuCI)；Cu 2CI =2CuCI的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。2+21. (1) Cu0.153VCu0.521Vn2 12+Cu， E (Cu /Cu)0.153V+0.521V2=0.337VE3= E °TI3+/TI+)- E0(TI 3+/TI)=1.25V - 0.72V=0.53VE (Cu2+/CuCI) E (Cu2+/Cu +

24、 ) 0.0592Vlg Ksp(CuCI) 0.153V 0.0592lg1.2 10 6 0.504V Cu2+ Cu 2CI =2CuCI正極：E (Cu2+ /CuCI) 0.504V負(fù)極：E (CuCI/Cu) E (Cu /Cu) 0.0592VIg Ksp(CuCI) 0.521V+0.0592VIg1.210-6=0.170VE =0.504V0.170V=0.334VIg k5.640.0592V0.05925K 4.4 10522. MnO 2可以催化分解H2O2，試從相應(yīng)的電極電勢(shì)加以說明。：MnO 2 + 4H+ + 2e =Mn2+ + 2H2OE 0= 1.23 V

25、H2O2 + 2H+ 2e =2H2OE 0= 1.77 VO2(g) + 2H + + 2e =H2O2E 0= 0.68 V22. (1)MnO 2 + 4H+ + 2e- Mn2+ + 2H2OE 01= 1.23 V H2O2 + 2H + + 2e- 2H2OE0= 1.77 V(3) O2(g)+ 2H+ + 2e-= H2O2E03= 0.68 VE01>E 0 因此首先發(fā)生反響：MnO 2+ 2H + + H2O2二 Mn2+ + O2(g) + 2H2O 由于E02>e01因此上述反響生成的 Mn2+不會(huì)穩(wěn)定存在于H2O2酸性溶液中，發(fā)生反響:H2O2 + Mn2

26、+= 2H+ + MnO 2總反響為：2H2O2 2 H2O + O2 (g)o在反響前后 MnO2未發(fā)生變化，起催化劑作用。23. 利用半反響 Cu2+ + 2e =Cu 和Cu(NH 3)42+ +2e = Cu + 4NH 3 的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)(一0.065V)，計(jì)算 配合反響Cu2+ + 4NH 3 = Cu(NH 3)42+的平衡常數(shù)。23. Cu2+ + 2e =Cu (正極) Cu(NH3)42+ +2e =Cu + 4NH 3(負(fù)極)由組成原電池得：Cu2+ + 4NH3 =Cu(NH 3)42+ KKf Cu(NH 3)4 2lg Kf Cu(NH 3)4 nE0.05922

27、0.337( 0.065)13580.05922 13Kf Cu(NH 3)4 3.8 1024.鹽酸、氫溴酸、氫碘酸都是強(qiáng)酸，通過計(jì)算說明，298K，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下Ag能從哪種酸中置換出氫氣？E (Ag /Ag)=0.799V，Ksp (AgCl)=1.8 >1010， Ksp (AgBr) = 5.0 X013, Ksp (Agl) = 8.9 為017。24.E(AgCl/Ag)0.799V0.0592Vlg(1.81010 )0.222V>0E(AgBr/Ag)0.799V0.0592Vlg(5.010 13)0.071V>0E(AgI/Ag)0.799V0.0592Vlg

28、(8.910 17)0.151V<0Ag在HI中可以置換氫氣。 _ 2+ 1 2+ 125. 以下原電池：-)Zn | Zn (1.0mol.L -) II Cu (1.0mol.L -) | Cu 什 如向左邊半電池中通入過量NH3，使平衡后的游離NH3和Zn(NH 3)4】2+的濃度均為1.0 mol.L-1，試求此時(shí)左邊電極的電極電勢(shì)。 如向右邊半電池中參加過量 Na2S，使平衡后的S2=1.o mol.L -1，試求此時(shí)右邊電極的電極電勢(shì)。 寫出經(jīng)和處理后的原電池的電池符號(hào)、電極反響和電池反響。 計(jì)算處理后的原電池的電動(dòng)勢(shì)。25. 參加過量的后，建立如下平衡：Zn2+4NH 3二Zn(NH 3)42+2+2+0.05922+E (Zn(NH 3)42 /Zn) E (Zn2 /Zn)lgZn 22+E (Zn /Zn)0.0592V1lg2+2KjZn(NH 3辦2=0.7628V005_2 2.88 1091.043V參加過量的NsS后建立如下平衡：Cu2+S2-=CuSe.e, 2+0.05922+ e2+0.0592.E (CuS/Cu)=E (Cu /Cu)+lgCu =E (Cu /Cu)+lgKsp(CuS)2 20.337V+ 0.0592V lg6 10-360.70