武漢大學(xué)版無(wú)機(jī)化學(xué)課后習(xí)題答案第三版第08章原電池和氧化還原反應(yīng)習(xí)題.doc

原電池和氧化還原反應(yīng)1 用離子電子法配平下列反應(yīng)式：（1） PbO2+ Cl Pb+ Cl2 （酸性介質(zhì)）（2） Br2 BrO+Br （酸性介質(zhì)）（3） HgS+2NO+Cl HgCl+2NO （堿性介質(zhì)）（4） CrO+HSnO HSnO+CrO （堿性介質(zhì)）（5） CuS +CN+OH Cu(CN)+NCO+S （堿性介質(zhì)）解：（1）PbO2+2Cl-+4H+=Pb2+Cl2+2H2O （2）3Br2+3H2O=BrO3-+5Br-+6H+ （3）HgS+2NO3-+4Cl-+4H+=HgCl42-+2NO2+S+2H2O （4）2CrO42-+3HSnO2-+H2O=2CrO2-+3HSnO3-+2OH-（5）2CuS +9CN+2OH =2Cu(CN)+NCO+2S+H2O2 用離子電子法配平下列電極反應(yīng)：（1）MnOMnO2 （堿性介質(zhì)）（2）CrOCr(OH)3 （堿性介質(zhì)）（3）H2O2H2O （酸性介質(zhì)）（4）H3AsO4H3AsO3 （酸性介質(zhì)）（5）O2H2O2(aq) （酸性介質(zhì)）解：（1）MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH- （2）CrO42-+4H2O+3e-=Cr(OH)3+5OH- （3）H2O2+2e-=2OH- （4）H3AsO4+2H+2e-=H3AsO3+H2O （5）O2+2H+2e-=H2O23 現(xiàn)有下列物質(zhì)：KMnO4, K2Cr2O7, CuCl2, FeCl2, I2, Br2, Cl2, F2在一定條件下它們都能作為氧化劑，試根據(jù)電極電勢(shì)表，把這些物質(zhì)按氧化本領(lǐng)的大小排列成順序，并寫出它們?cè)谒嵝越橘|(zhì)中的還原產(chǎn)物。解：在酸性介質(zhì)中，KMnO4,K2Cr2O7,CuCl2,FeCl3,I2,Br2,Cl2,F2作為氧化劑，其還原產(chǎn)物分別為（離子）Mn2+,Cr3+,Cu,Fe2+,I-,Br-,Cl-,F-，jq值越大，氧化能力越強(qiáng)，依據(jù)電極電勢(shì)表，得氧化能力從大到小依次排列為 F2>MnO4->Cl2>Cr2O72->Br2(aq)>Fe3+>I2>Cu2+4 現(xiàn)有下列物質(zhì)：FeCl2, SnCl2, H2, KI, Li, Mg, Al, 它們都能作為還原劑，試根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)表，把這些物質(zhì)按還原本領(lǐng)的大小排列成順序，并寫出它們?cè)谒嵝越橘|(zhì)中的氧化產(chǎn)物。解：jq值越小，還原本領(lǐng)越強(qiáng)。在酸性介質(zhì)中，F(xiàn)e2+,Sn2+,H2,I-,Li,Mg,Al分別被氧化為Fe3+,Sn4+,H+,I2,Li+,Mg2+,Al3+，依據(jù)電極電勢(shì)，得還原能力從大到小依次排列為 Li>Mg>Al>H2>Sn2+>I->Fe2+ 5 就下面的電池反應(yīng)，用電池符號(hào)表示之，并求出298K時(shí)的E和rG值。說(shuō)明反應(yīng)能否從左至右自發(fā)進(jìn)行。（1）Cu(s) +Cl2(1.013105Pa) Cu( 1moldm-3)+Cl( 1moldm-3)（2）Cu(s) +2H+( 0.01moldm-3) Cu( 0.1moldm-3)+H2 (0.91.013105Pa)解：（1） 一般情況下，在稀溶液中cg a g = 1 即 aCl2 =1, aCu2+ = 1 , aCl-=1 E = Eq = jqCl2/Cl- jqCu2+/Cu = 1.35950.5210.8385v rG = ZEF = 10.828596500=80.92KJ/mol 即反應(yīng)能自左向右進(jìn)行。 （2） 即 aH+ = 0.01 aCu2+ = 0.1 aH2 = 0.9 E = jqH+/H2 jqCu2+/Cu + = 00.5210.08740.6084v rG = ZEF = 2（）0.608496500117.42KJ/mol 該反應(yīng)從左到右不能自發(fā)進(jìn)行。6 已知電對(duì) Ag+ +e Ag, =+0.799V, Ag2C2O4的溶度積為：3.510。求算電對(duì)Ag2C2O4+2e 2Ag+C2O的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。解：電對(duì)Ag2C2O4 + 2e- 2Ag + C2O42- 的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，即指aC2O42- = 1時(shí),jAg+/Ag的值。由此可知 7 MnO離子的歧化反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？已知電對(duì)的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為： = 0.56， =2.26V寫出反應(yīng)及電池符號(hào)。解：若能發(fā)生歧化反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為3MnO42-+2H2O = 2MnO4- + MnO2 +4OH-Eq = jq+ jq- = = 2.260.561.70V歧化反應(yīng)能正常進(jìn)行。電池符號(hào)為：（） Pt , MnO4- , MnO42- | OH- | MnO42- , MnO2 , Pt （）8. 今有一種含有Cl-,Br-,I-三種離子的混合溶液，欲使I-氧化為I2，而又不使Br- ,Cl-氧化。在常用的氧化劑Fe2(SO4)3和KMnO4中，選擇哪一種能符合上述要求。解： jq / V I2+2e- = 2I- 0.5355 Fe3+e- = Fe2+ 0.771 Br2(aq)+2e- = 2Br- 1.087 Cl2+2e- = 2Cl- 1.360 MnO4-+8H+5e- = Mn2+ +4H2O 1.51 由于MnO4-在酸性介質(zhì)中的氧化能力太強(qiáng)，Cl- , Br- , I-都可被氧化，而Fe3+的氧化能力一般化，只能氧化I-，不能氧化Cl- , Br-，依題意，應(yīng)選擇Fe2(SO4)9 已知電對(duì)H3AsO3 + H2O H3AsO4 + 2H+ + 2e-,= +0.559V; 電對(duì)3I- = I+2e,=0.535V。算出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)： H3AsO3 + I + H2O = H3AsO4 + 3I- + 2H+如果溶液的Ph=7，反應(yīng)朝什么方向進(jìn)行？如果溶液的H+=6moldm-3，反應(yīng)朝什么方向進(jìn)行？解：rGqm = ZEqF = 2（0.5590.535）965004632 J / molrGqm = RTlnKq Kq = 6.48若溶液的pH =7，其他條件 不變，即aH+ = 10-7rG = ZEF < 0 反應(yīng)朝正方向進(jìn)行。若溶液中的H+=6mol/L，rG = ZEF > 0 反應(yīng)不能朝正方向進(jìn)行。10 已知在堿性介質(zhì)中= -1.82V； = -1.18V計(jì)算電對(duì)P4-PH3的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)，并判斷P4是否能發(fā)生岐化反應(yīng)。解： H3PO2-P4PH3依據(jù)元素電勢(shì)圖，得 = 0.9667V由于 < 所以歧化反應(yīng)能發(fā)生。11 利用氧化還原電勢(shì)表，判斷下列反應(yīng)能否發(fā)生岐化反應(yīng)。(a) 2CuCu + Cu2+(b) HgHg + Hg2+(c) 2OH- + I2 IO- + I- + H2O(d) H2O + I2HIO + I- + H+解 ：(a) jqCu2+/Cu+ = 0.153V jqCu2+/Cu = 0.337V jqCu+/Cu = 0.521V 依據(jù)元素電勢(shì)圖的知識(shí)，可知歧化反應(yīng)能發(fā)生。 （b） 右邊大于左邊，發(fā)生的應(yīng)是歸中反應(yīng)而不是歧化反應(yīng)。（c）堿性條件下 依據(jù)元素電勢(shì)圖的知識(shí)，可知歧化反應(yīng)能發(fā)生。（d）酸性條件下 發(fā)生的應(yīng)是歸中反應(yīng)不是歧化反應(yīng)。12將一個(gè)壓強(qiáng)為1.013105Pa的氫電極和一個(gè)含有90%氬氣，壓強(qiáng)1.013105Pa的氫電極侵入鹽酸中，求此電池的電動(dòng)勢(shì)E。解 ：此種電池實(shí)際上稱為濃差電池 H2 (高濃度)H2（低濃度）注：計(jì)算E>0，該過(guò)程自發(fā)。實(shí)際上，H2由高濃度向低濃度擴(kuò)散，本身就是一自發(fā)過(guò)程，從而也就驗(yàn)證了上述計(jì)算。13 含有銅和鎳的酸性水溶液，其濃度分別為Cu2+=0.015moldm-3，Ni2+=0.23moldm-3，H+=0.72moldm-3，最先放電析出的是哪種物質(zhì)，最難析出的是哪種物質(zhì)？解 ：Cu2+ + 2e- Cu Ni2+ + 2e- Ni H+ +e- H2(g) 電極電勢(shì)越高，氧化能力越強(qiáng)，越容易析出，照理論計(jì)算結(jié)果可看出，Cu最先析出。14 試計(jì)算下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能變化rG(a) MnO2 + 4H+ + 2BrMn2+ + 2H2O + Br2(b) Br2 + HNO2 + H2O2Br + NO + 3H+ (c) I2 + Sn2+ 2 I + Sn4+(d) NO +3H+ +2Fe2+2Fe3+ +HNO2 + H2O(e) Cl2 + 2Br Br2 +2Cl解： (a) MnO2 + 4H+ + 2eMn2+ + 2H2O =1.23V2Br2e Br2 =1.0652VE=0.1648VrG= nEF= 31.806kJmol (b) Br2 + 2e2Br =1.065VHNO2 + H2O2e NO + 3H+ =0.94VE=0.125VrG= nEF= 24.125kJmol (c)I2 + 2e2 I =0.5355V Sn2+ 2e Sn4+ =0.15VE=0.3855VrG= nEF= 74.407kJmol (d) 2Fe2+ 2e2Fe3+ =0.771VHNO2 + H2O2e NO + 3H+ =0.94VE=0.169VrG= nEF= 32.617kJmol(e) Cl2 + 2e 2Cl =1.36V2Br2e Br2 =1.065VE=0.295VrG= nEF= 56.935kJmol15已知下列在堿性介質(zhì)中的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)： CrO(aq) + 4H2O(l) + 3e Cr(OH)3(s) + 5OH(aq) = -0.11V Cu(NH3)+ (aq) + e Cu(s) + 2 NH3(aq) = -0.10V 試計(jì)算用H2還原CrO和Cu(NH3)+時(shí)的，rG和K。并說(shuō)明這兩個(gè)系列的雖然近似，但rG和K卻相差很大的原因？解： CrO：G= +31.8kJmol；K=2.710 Cu(NH3)+：G= +11.6kJmol；K=9.31016 對(duì)于298K時(shí)Sn2+和Pb2+與其粉末金屬平衡的溶液，在低離子強(qiáng)度的溶液中Sn2+/ Pb2+=2.98，已知= -0.126V，。解 ：Sn + Pb2+Sn2+ + Pb K=Sn2+/ Pb2+=2.98 lg K= = = x = 0.14V= 0.14V。17在298K時(shí)反應(yīng)Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+的平衡常數(shù)為0.531。已知= +0.770V，計(jì)算。解：lg K= = = x = 0.786V= 0.786V18 粗銅片中常含雜質(zhì)Zn,Pb,Fe,Ag等，將粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，進(jìn)行電解煉，可以得到純度為99.99%的銅，試用電極電勢(shì)說(shuō)明這四種雜質(zhì)是怎樣和銅分離的。解： Cu2+ + 2e- Cu 電極電勢(shì)比較大，rG則比較小，所以進(jìn)行的徹底。19 在含有CdSO4溶液的電解池的兩個(gè)極上加外電壓，并測(cè)得相應(yīng)的電流。所得數(shù)據(jù)如下：E/V0.5 1.0 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 3.0 I/A0.002 0.0004 0.007 0.008 0.028 0.069 0.110 0.192 試在坐標(biāo)紙上作圖，并求出分解電壓。解： 得出E=3.0V20在一銅電解試驗(yàn)中，所給電流強(qiáng)度為5000A，電流效率為94.5%，問(wèn)經(jīng)過(guò)3h（小時(shí)）后，能得電解銅多少kg（千克）？解 I= q=I t = 500094.5%33600=5.01310（庫(kù)侖）Cu + 2e = Cu 2 645.01310 mm = 1.6310（千克）