普通化學習題08

PAGEPAGE1第八章氧化還原反應(yīng)與電極電位首頁HYPERLINK學生自測題HYPERLINK學生自測答案HYPERLINK章后習題答案難題解析HYPERLINK[TOP]例8-1寫出并配平下列各電池的電極反應(yīng)、電池反應(yīng)，注明電極的種類。（1）(-)Ag,AgCl(s)|HCl|Cl2(100kp),Pt(+)（2）(-)Pb,PbSO4(s)|K2SO4‖KCl|PbCl2(s),Pb(+)（3）(-)Zn|Zn2+‖MnO4-,Mn2+,H+|Pt(+)（4）(-)Ag|Ag+(c1)‖Ag+(c2)|Ag(+)析將所給原電池拆分為兩個電極。負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，寫出正、負極反應(yīng)式，由正極反應(yīng)和負極反應(yīng)相加構(gòu)成電池反應(yīng)。解（1）正極反應(yīng)Cl2+2e-→2Cl－此電極為氣體電極負極反應(yīng)Ag+Cl-→AgCl(s)+e-此電極為金屬-難溶鹽-陰離子電極電池反應(yīng)2Ag+Cl2→2AgCl(s)n=2（2）正極反應(yīng)PbCl2(s)+2e-→Pb+2Cl-此電極為金屬-難溶鹽-陰離子電極負極反應(yīng)Pb+SO42-→PbSO4(s)+2e-此電極為金屬-難溶鹽-陰離子電極電池反應(yīng)PbCl2(s)+SO42-→PbSO4(s)+2Cl-n=2（3）正極反應(yīng)MnO4-+8H++5e-→Mn2++4H2O此電極為氧化還原電極負極反應(yīng)Zn→Zn2++2e-此電極為金屬及其離子電極電池反應(yīng)2MnO4-+16H+＋5Zn→2Mn2+＋8H2O＋5Zn2+n=10（4）正極反應(yīng)Ag+(c2)+e-→Ag此電極為金屬及其離子電極負極反應(yīng)Ag→Ag+(c1)+e-此電極為金屬及其離子電極電池反應(yīng)Ag+(c2)→Ag+(c1)n=1例8-225℃時測得電池(-)Ag,AgCl(s)|HCl(c)|Cl2(100kp),Pt(+)的電動勢為1.136V，已知(Cl2/Cl-)=1.358V,(Ag+/Ag)=0.7996V，求AgCl的溶度積。析首先根據(jù)電池電動勢和已知的標準電極電位，由Nernst方程求出AgCl/Ag。(2)AgCl的平衡AgCl(s)Ag++Cl-，方程式兩側(cè)各加Ag：AgCl(s)+AgAg++Cl-+AgAgCl與產(chǎn)物Ag組成AgCl/Ag電對；反應(yīng)物Ag與Ag+組成Ag+/Ag電對。AgCl(s)的溶度積常數(shù)為：=。解由電池表達式：正極反應(yīng)Cl2+2e-→2Cl-，=+lg負極反應(yīng)Ag+Cl-→AgCl(s)+e-，=＋lg電池反應(yīng)Cl2(g)+2Ag→2AgCl(s)E=-＝(+lg)-(＋lg)=1.136V，將和數(shù)據(jù)帶入＝－1.136V＝1.358V－1.136V＝0.222V，又由AgCl(s)+AgAg++Cl-+Ag=(0.222-0.7996)V/0.05916V＝-9.76Ksp(AgCl)=1.74×10-10例8-3在Ag+、Cu2+離子濃度分別為1.00×10-2mol·L-1和1.00mol·L-1的溶液中加入鐵粉，哪一種金屬被先還原？當?shù)诙N金屬離子被還原時，第一種金屬離子在溶液中的濃度為多少？已知(Cu2+/Cu)=0.3419V，(Ag+/Ag)=0.7996V。析首先根據(jù)電極電位判斷物質(zhì)氧化性或還原性的相對強弱。氧化能力的氧化型物質(zhì)將首先被還原。隨著反應(yīng)進行，被還原金屬離子濃度降低，電極電位減小，當減小到與第二種金屬離子的電極電位相等時，第二種金屬離子才能被還原。解=＋0.05916Vlog[Ag+]＝0.7996V+0.05916Vlg(1.00×10-2)=0.6813V==0.3419V由于＞，Ag+是較強氧化劑，當加入還原劑鐵粉時首先被還原。當=時，Cu2+離子被還原。則=0.7996V+0.05916Vlg[Ag+]=0.3419V[Ag+]=1.82×10-8（mol·L-1）例8-4298K時電池(-)Pt,H2(100kp)|NaOH(aq)|HgO(s)|Hg(+)的=0.926V，反應(yīng)H2(g)+O2(g)=H2O(l)的△rHm=-285.84kJ·mol-1。又：H2(g)O2(g)H2O(l)Hg(l)HgO(s)Sθ/J·mol-1·K-1130.5205.0369.9477.470.29試求分解反應(yīng)HgO(s)Hg(l)+O2(g)(1)在298K時氧的平衡分壓；(2)假定反應(yīng)熱與溫度無關(guān)，HgO在空氣中能穩(wěn)定存在的最高溫度是多少？解給定的電池反應(yīng)：HgO(s)+H2→Hg(l)+H2O(l)……（1式）△rGmθ=-nFEθ=-2×96500C·mol-1×0.926V＝-178718J·mol-1由H2(g)+O2(g)＝H2O(l)……（2式）△rGmθ[H2O(l)]＝△rHmθ－T△rSmθ＝-285840J·mol-1-298K×(69.94-130.5-×205.03)J·mol-1·K-1＝-237244J·mol-11式－2式得HgO(s)→Hg(l)+O2(g)……（3式）△rGmθ＝-178718J·mol-1-(-237244J·mol-1)＝58526J·mol-1(1)由△rGmθ＝－RTlnKp，lnKp=-△rGmθ/RT=-58526J·mol-1/(8.314J·mol-1·K-1×298K)=-23.62Kp=5.5×10-11==Kp2=3.03×10-21atm=3.07×10-19kPa(2)反應(yīng)HgO(s)→Hg(l)+O2(g)的△rSmθ=77.4J·mol-1·K-1+×205.03J·mol-1·K-1-70.29J·mol-1·K-1=109.6J·mol-1·K-1△rHmθ=△rGmθ+T△rSmθ=58526J·mol-1＋298K×109.6J·mol-1·K-1=91187J·mol-1當HgO在空氣中能穩(wěn)定存在時，=0.2atm，Kp==0.447再由==計算得T2＝784.2K學生自測題HYPERLINK[TOP]HYPERLINK判斷題HYPERLINK選擇題HYPERLINK填空題HYPERLINK問答題HYPERLINK計算題一、判斷題（對的打√，錯的打×，共10分）CH4中C與4個H形成四個共價鍵，因此C的氧化值是4。濃差電池Ag|AgNO3(c1)||AgNO3(c2)|Ag，c1<c2,則左端為負極。組成原電池的兩個電對的電極電位相等時，電池反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。氫電極的電極電位是0.0000伏。增加反應(yīng)I2+2e-2I-中有關(guān)離子的濃度，則電極電位增加。6．兩電對組成原電池，標準電極電位大的電對中的氧化型物質(zhì)在電池反應(yīng)中一定是氧化劑。電極電位只取決于電極本身的性質(zhì)，而與其他因素無關(guān)。原電池的電動勢越大，電池反應(yīng)的速率越快。還原性最強的物質(zhì)應(yīng)該是電極電位最低的電對中的還原型物質(zhì)。10．電極電位與電池的電動勢均具有廣度性質(zhì)，與物質(zhì)的多少有關(guān)。二、選擇題（將每題一個正確答案的標號選出，每題1分，共25分）HYPERLINK[TOP]一、判斷題1.×2.√3.√4.×5.×6.×7.×8.×9.√10.×二、選擇題1.D2.E3.D4.D5.B6.E7.A8.B9.B10.A11.B12.E13.D14.A15.C16.A17.A18.B19.E20.A21.B22.A23.B24.D25.B三、填空題1.，-12.失去，還原3.增大，增強4.，Br-5.(Ag2CrO4/Ag,CrO42-)=Ag+/Ag+logKsp(Ag2CrO4)6.鹽橋；離子導體和中和半電池中的電荷，維持電中性。7.(-)Cd|Cd2+(0.1mol·L-1)||Sn4+(0.1mol·L-1)，Sn2+(0.001mol·L-1)|Pt(+)，氧化，還原，0.5416，0.9768.降低，不變9.下降，氧化四、簡答題1．(1)由于＞，所以溶液中Fe2+易被氧化成Fe3+。當有鐵釘存在時，＜，低電極電位的還原劑能夠還原高電極電位的氧化劑，所以Fe能將Fe3+還原成Fe2+，反應(yīng)式為：2Fe3+＋Fe＝3Fe2+。(2)因為＞，所以H2S＋＝H2O＋S↓可自發(fā)進行，久置常出現(xiàn)渾濁。(3)因為＞，溶液中的Fe3+和I-能自發(fā)進行反應(yīng)。2．=+=0.52V。因為＞，降低[OH-]，值升高，說明降低電對中還原型物質(zhì)會使值升高，還原型物質(zhì)還原能力降低，氧化型物質(zhì)氧化能力增強。3．同種金屬及其鹽溶液也能組成原電池。但組成原電池的兩個半電池中金屬離子濃度必須不同，正極鹽溶液的濃度大于負極鹽溶液的濃度。4．電極電位的高低反映了氧化還原電對中氧化型和還原型物質(zhì)得失電子的難易程度，而物質(zhì)的氧化還原性也是與其得失電子的能力有關(guān)的，所以電極電位的高低同樣反映了物質(zhì)的氧化還原性。一般電極電位愈高，電對中氧化型物質(zhì)的氧化性愈強，而其還原型物質(zhì)的還原性愈弱；電極電位愈低，電對中的還原型物質(zhì)的還原性愈強，而其氧化型物質(zhì)的氧化性愈弱。5．略。五、計算題設(shè)計以銀電極和氯化銀電極組成的原電池(-)Ag(s)|AgNO3||KCl|AgCl(s)，Ag(+)正極反應(yīng)AgCl(s)+e-→Ag+Cl-負極反應(yīng)Ag-e-→Ag+電池反應(yīng)AgCl(s)→Ag++Cl-（此反應(yīng)的平衡常數(shù)即為Ksp）=0.223V－0.799V＝－0.576V=－9.74Ksp=1.82×10-102．(1)銅電極的=0.310V;銀電極的=0.740V,故銀電極為正極。電池符號為（－）Cu|Cu2+(0.1mol·L-1)||Ag+(0.1mol·L-1)|Ag（＋）(2)正極反應(yīng)Ag++e-→Ag；負極反應(yīng)Cu–2e-→Cu2+電池反應(yīng)2Ag++Cu→2Ag+Cu2+，n=2(3)=0.459V，n=2，logK=n/0.05916，K=3.3×10153．(1)=0.700V，n=2(2)△rGm=-nF=135.1KJ/mol(3)logK=n/0.05916,K=4.6×1023(4)E=0.67V,n=2,△rGm=nFE=129.3KJ·mol-14．(1)=1.224V－1.358V=-0.134V＜0∴標準狀態(tài)時反應(yīng)逆向自發(fā)進行。(2)[H+]=[Cl-]=12mol·L-1，[Mn2+]、均為標準狀態(tài)時。電極反應(yīng)：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O =+lg=1.224V＋0.05916V/2×lg124=1.342V電極反應(yīng)：Cl2+2e-=2Cl-=+log=1.358V＋log(1/122)=1.294V=1.342V－1.294V=0.048V＞0此反應(yīng)正向進行。這就是實驗室通常用濃鹽酸制備氯氣的道理。章后習題答案HYPERLINK[TOP]1．化合物中劃線元素的氧化值分別為：＋6；＋2；＋4；＋4；＋5；－1；－1；＋6。2．2MnO4-+5H2O2+6H+＝2Mn2++5Ｏ2+8H2OCr2O72-+3SO32-+8H+＝2Cr3++3SO42-+4H2OAs2S3+5ClO3-＋5H2O＝5Cl-+2AsO42-+3SO42-+10H+3．作用是：離子導體和中和半電池中的電荷，維持電中性。4．氧化劑能力增強順序：Zn2+、Fe3+、MnO2、Cr2O72-、Cl2、MnO4-還原劑能力增強順序：Cl-、Cr3+、Fe2+、H2、Li5．(1)（－）Zn(s)∣Zn2+(aq)‖Ag+(aq)∣Ag(s)（＋）(2)（－）Pt,Cl2(g)∣Cl-(aq)‖Cr3+(aq),Cr2O72-(aq),H+(aq)∣Pt(s)（＋）(3)（－）Pt∣Fe2+(aq),Fe3+(aq)‖IO3-(aq),H+(aq)∣I2(s),Pt(s)（＋）6．只要找到的氧化還原電對的電極電位處于兩個電對的電極電位之間即可。7．(1)G＝－nFE；(2)與W無直接關(guān)系；(3)E＝－8．(1)n=2，+=-0.068V(2)n=6，+=0.818V(3)n=2，+=1.107V9．（MnO4-/Mn2+）=1.507V，(Br2/Br-)=1.066V，(I2/I-)=0.535V(1)pH=0.0時，即為標準狀態(tài)，MnO4-離子能氧化I-和Br-離子。(2)(MnO4-/Mn2+)=(MnO4-/Mn2+)+＝1.507V－0.05916V×5.5×8/5＝0.986V故此時，MnO4-離子只能氧化I-離子不能氧化Br-離子。10．(1)反應(yīng)的離子方程式為：2ClO2－(aq)+Cl2(g)=2ClO2(g)+2Cl－(aq)E=1.358V-0.954V=0.404V＝－2×96500C·mol-1×0.404V＝－77972J·mol-1lgK=2×0.404V/0.05916V，K=4.5×1013(2)6ClO2(g)+3H2O==5ClO3-(aq)+Cl-(aq)+6H+11．(1)標準狀態(tài)下，當鈷金屬溶于1.0mol·L-1硝酸時，反應(yīng)生成的是Co2+。(2)電極電位相差0.3V，故改變硝酸的濃度不能改變(1)中的結(jié)論。12．+，E==0.2412V－0.05916V(-pH)=0.420V=0.420VpH＝3.02。13．pH升高，H＋濃度下降。據(jù)半反應(yīng)，沒有H+參與的氧化性不變；H＋在氧化型一邊的電極電位下降，氧化性減弱；H＋在還原型一邊的電極電位上升，氧化性增強。還應(yīng)注意酸堿不同介質(zhì)中氧化型和還原型物質(zhì)的形式。14．右＝(Cu2+/Cu)+(1.010-1)＝(Cu2+/Cu)－0.0296V左＝(Cu2+/Cu)+(1.010-4)＝(Cu2+/Cu)－0.1184V右邊為正極，左邊為負極。E=0.1184V－0.0296V=0.0888V15．(Cd2+/Cd)=-0.403V；(Zn2+/Zn)=-0.762V＝(Cd2+/Cd)-(Zn2+/Zn)=-0.403V-(-0.762V)=0.359V0.3884V=0.359V-[Zn2+]=0.02mol·L-116．將兩個電極組成原電池；Hg22++SO42－＝Hg2SO4(s)＝0.797V-0.612V＝0.185lgK=2×/0.05916，K=1.8×106Ksp==5.6×10－717．(Hg2Cl2/Hg)=(Hg2Cl2/Hg)-0.327V＝0.268V－[Cl-]=0.1mol·L-118．根據(jù)＝4.0[H+]=1.0×10-4mol·L-1又c=0.01mol·L-1Ka==1.0×10-6Exercises1．(I2/I-)=0.535V；(Br2/Br-)=1.066VlgK=＝-17.95K=1.1×10-182．=-8.314J·K-1·mol-1×298K×ln(5×103)=-21100J·mol-1=-nF,n=1,=-=0.219V3．(1)3Fe(OH)2(s)+MnO4-(aq)+2H2O＝MnO2(s)+3Fe(OH)3(s)＋OH-(aq)(2)5Zn(s)+2NO3-(aq)＋12H+＝5Zn2+(aq)+N2(g)+6H2O4．(1)(－)Al(s)∣Al3+(c1)‖Cr3+(c