第4章作业题解(氧化还原反应与电化学).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,氧化还原反应与电化学,123页：4、5、7、8、9、10、11、12；,123页：14、16、17、18、19、21。,3.用离子-电子法配平下列半反应,(1)NO,3,-,NO,2,-,(,酸性介质),(2)Br,2,BrO,3,-,(,碱性介质),(3)H,2,O,2,H,2,O,(,酸性介质),(4)H,2,O,2,O,2,(,碱性介质),(5)CrO,4,2-,CrO,2,-,(,碱性介质),解：(1),NO,3,-,+2H,+,+2e,-,=,NO,2,-,+H,2,O,(2)Br,2,+12OH,-,=2BrO,3,-,+6H,2,O+10e,-,(3)H,2,O,2,+2H,+,+2e,-,=,2H,2,O,(4)H,2,O,2,+2OH,-,=,O,2,+2H,2,O+2e,-,(5)CrO,4,2-,+2H,2,O+3e,-,=,CrO,2,-,+4OH,-,4.用离子-电子法配平下列反应式：,解：,(1)5,),Fe,2+,=Fe,3+,+e,-,+,1,)MnO,4,-,+8H,+,+5,e,-,=Mn,2+,+4H,2,O,得：,5,Fe,2+,+,MnO,4,-,+8H,+,=,Mn,2+,+,5Fe,3+,+4H,2,O,(2)2,),Cr,3+,+8OH,-,=CrO,4,2-,+4H,2,O,+3e,-,+3,)H,2,O,2,+2e,-,=2OH,-,得：,2,Cr,3+,+,3,H,2,O,2,+10OH,-,=2CrO,4,2-,+8H,2,O,(3)5,),H,2,O,2,=O,2,+2H,+,+2e,-,+2,)MnO,4,-,+8H,+,+5,e,-,=Mn,2+,+4H,2,O,得：,2,MnO,4,-,+,5,H,2,O,2,+6 H,+,=2,Mn,2+,+,5O,2,+8H,2,O,(4)4,),Mg=Mg,2+,+2e,-,+,1,)2NO,3,-,+10H,+,+8,e,-,=N,2,O+5H,2,O,得：,2NO,3,-,+4,Mg,+10H,+,=N,2,O+4,Mg,2+,+5H,2,O,5.将下列氧化还原反应组成原电池，写出原电池符,号和两极反应。,(1),Pb,+2Fe,2+,=2Fe,3+,+Pb,2+,(2),Ni,+,Sn,4+,=,Ni,2+,+Sn,2+,解：(1)负极：,Pb,=Pb,2+,+2e,-,；,正极：,Fe,3+,+e,-,=Fe,2+,原电池符号：,(-),Pb,|Pb,2+,(c,1,)|Fe,3+,(c,2,),Fe,2+,(c,3,)|,Pt,(+),(2)负极：,Ni,=,Ni,2+,+2e,-,；,正极：,Sn,4+,+2e,-,=Sn,2+,原电池符号：,(-),Ni,|,Ni,2+,(c,1,)|Sn,2+,(c,2,),Sn,4+,(c,3,)|,Pt,(+),6.写出下列各电池的化学反应式，并计算,298.15,K,时电池的电动势。,(1)(-),Fe,|Fe,2+,(0.001 moldm,-3,)|Ni,2+,(0.1 moldm,-3,)|,Ni,(+),(2)(-),Pb,|Pb,2+,(1 moldm,-3,)|Ag,+,(1 moldm,-3,)|,Ag,(+),6.解：,(1),Fe+Ni,2+,=Fe,2+,+Ni,+,=,(,Ni,2+,/,Ni,)+(0.059/2),lg0.1,=-0.23-0.0295=-0.26 V,-,=,(,Fe,2+,/,Fe,)+(0.059/2),lg0.001,=-0.4402-0.0885,=-0.53 V,E=,+,-,-,=,-0.26-(-0.53)=0.27 V,(2),Pb,+2Ag,+,=Pb,2+,+2Ag,E=,+,-,-,=,(,Ag,+,/,Ag,)-,(,Pb,2+,/,Pb,),=0.7996-(-0.1263)=0.9255 V,8.,下列电池反应中，当,Cu,2+,浓度为何值时，该原电池的电动势为零？,Ni+Cu,2+,(x moldm,-3,)=Ni,2+,(1.0 moldm,-3,)+Cu,解:,(+)=,(,Cu,2+,/Cu,)+(0.059/2)lgc(,Cu,2+,),=0.3402+(0.059/2)lgc(,Cu,2+,),(-)=,(,Ni,2+,/Ni,)=-0.23 V,由,E=,(+)-,(-)=0,得：,(+)=,(-)，,即,0.3402+(0.059/2)lgc(,Cu,2+,)=-0.23,c(,Cu,2+,)=4.69,10,-20,9.由镍电极和标准氢电极组成原电池。,若,c(,Ni,2+,)=0.01,moldm,-3,时，原电池的电,动势为,0.288,V,，,其中,Ni,为负极。试计算镍电,极的标准电极电势。,解:,E=,(+)-,(-)=,(,H,+,/H,2,)-(,Ni,2+,/Ni,),=-(,Ni,2+,/Ni,),=-,(,Ni,2+,/Ni,)-(0.059/2)lg0.01,=0.288,(,Ni,2+,/Ni,)=-0.23 V,10.,由两个氢电极,H,2,(1.01325,10,5,Pa,),|H,+,(0.1 moldm,-3,),和,H,2,(1.01325,10,5,Pa,),|H,+,(x moldm,-3,),组成原电,池，测得该原电池的电动势为,0.016,V,。,若电极,H,2,(1.01325,10,5,Pa,),|H,+,(x moldm,-3,),作为该原电池,的正极，问组成该电极的,H,+,浓度为多少？,解:,E=,(+)-,(-),=(0.059/2)lgx,2,/1-(0.059/2)lg0.1,2,/1,=0.059(,lgx+1),=0.016,lgx=-0.729,即:,x=0.19,moldm,-3,11.,今有一种含有,Cl,-,、,Br,-,、,I,-,三种离子的混合溶液，,欲使,I,-,氧化为,I,2,而又不使,Br,-,、,Cl,-,氧化，在常用的,氧化剂,Fe,2,(SO,4,),3,和,KMnO,4,中，选用哪一种能符,合上述要求？,解:,已知：,(I,2,/I,-,)=+0.535 V,(Br,2,/Br,-,)=+1.065 V,(Cl,2,/Cl,-,)=+1.3583 V,(,Fe,3+,/Fe,2+,)=+0.770 V,(,MnO,4,-,/Mn,2+,)=+1.491 V,即:,(,I,2,/I,-,),(,Fe,3+,/Fe,2+,),(Br,2,/Br,-,),(,Cl,2,/Cl,-,),(,MnO,4,-,/Mn,2+,),选择,Fe,2,(SO,4,),3,合适。,12.,通过实验得到如下现象,(1)在水溶液中，,KI,能与,FeCl,3,反应生成,I,2,和,FeCl,2,，,而,KBr,则不能与,FeCl,3,反应；,(2)溴水能与,FeSO,4,溶液作用生成,Fe,3+,和,Br,-,离子，而,碘则不能与,FeSO,4,反应。,根据以上现象定性地推断,Br,2,/Br,-,、,I,2,/I,-,和,Fe,3+,/Fe,三电对电极电势的大小。,解:,(,I,2,/I,-,)(,Fe,3+,/Fe,)0,即,Fe,3+,为氧化剂，,Cu,为还原剂,所以反应正向进行。,(,Cu+2Fe,3+,Cu,2+,+2Fe,2+,),(2),(,Fe,3+,/Fe,2+,)=+0.770 V,(,Cr,2,O,7,2-,/Cr,3+,)=+1.33 V,E,=,(,Fe,3+,/Fe,2+,)-,(,Cr,2,O,7,2-,/Cr,3+,),=0.770-1.33=-0.56 V 0,即,Cr,2,O,7,2-,为氧化剂，,Fe,2+,为还原剂,所以反应逆向进行。,即：,6,Fe,3+,+2Cr,3+,+7H,2,O,Cr,2,O,7,2-,+6Fe,2+,+14H,+,(3),(,Sn,4+,/Sn,2+,)=+0.15 V,(,Fe,3+,/Fe,2+,)=+0.770 V,E,=,(,Sn,4+,/Sn,2+,),-,(,Fe,3+,/Fe,2+,),=0.15-0.770=-0.62 V 0,即,Fe,3+,为氧化剂，,Sn,2+,为还原剂,所以反应逆向进行。,(,Sn,4+,+2Fe,2+,Sn,2+,+2Fe,3+,),17.,试求下列电池反应在,298.15,K,时的,G,值。说明反应是否能从左至右自发进行。,(1)1/2,Cu+1/2Cl,2,(101325 Pa)=1/2Cu,2+,(,1moldm,-3,)+,Cl,-,(,1moldm,-3,),(2),Cu+2H,+,(0.0,1 moldm,-3,)=,Cu,2+,(0.,1 moldm,-3,)+,H,2,(0.9,101325 Pa),17.解:(1),(,+,)=,(,Cl,2,/Cl,-,)=+1.3583 V,(,-,)=,(,Cu,2+,/Cu,)=+0.3402 V,G,=-nFE=-1,96485(,1.3583-0.3402),10,-3,=-98.23 kJmol,-1,0,反应不能自发进行。,18.,在,298.15,K,时，由,Co,|Co,2+,(1 moldm,-3,),和,Cl,2,(101325 Pa)|,Cl,-,(,1 moldm,-3,),组成原电池，测得其电动势为,1.63,V,，,此时钴电极为负极。现已知氯电极的标准电极电势为,1.36,V,，,问：,(1),此电池反应的方向如何？,(2),钴电极的标准电极电势为多少？,(3)当,氯气的压力增大或减小时，原电池的电动势将如何变化？,(4),当,Co,2+,浓度降低时，原电池的电动势将如何变化？,18.解:,(1),Co+Cl,2,(g)=Co,2+,+2Cl,-,(2),E,=,(,+,)-,(,-,),=,(,Cl,2,/,Cl,-,)-,(,Co,2+,/,Co,),(,Co,2+,/,Co,)=,(,Cl,2,/,Cl,-,)-E,=1.36-1.63=-0.27 V,(3),Cl,2,+2e,-,=,2,Cl,-,(,+,)=,(,Cl,2,/,Cl,-,)+(0.059/2)lgp(,Cl,2,)/p,/c,2,(,Cl,-,)/c,p(,Cl,2,)，(,Cl,2,/,Cl,-,)，(,+,)，E；,p(,Cl,2,)，(,Cl,2,/,Cl,-,)，(,+,),E 。,(4),(,-,)=,(,Co,2+,/,Co,)=,(,Co,2+,/,Co,)+(0.059/2)lgc(Co,2+,),c(Co,2+,),(,-,),E,。,19.,从标准电极电势值分析下列反应向哪一方向进行？,MnO,2,+2Cl,-,+4H,+,Mn,2+,+Cl,2,+2H,2,O,实验室是根据什,么,原理，采取什,么措施，使之产生,Cl,2,气的？,19.,(,MnO,2,/Mn,2+,)=+1.208 V,(Cl,2,/Cl,-,)=+1.3583 V,(,MnO,2,/Mn,2+,),(,Cl,2,/,Cl,-,),，,这时反应正向进行，生成,Cl,2,气。,判断歧化反应能否发生的一般规则：,按元素的氧化数由高到低的顺序把各物种的化学式从,左到右写出来：,A,左,B,右,C,(1),若,右,左,，,B,既是,值大的电对的氧化态，可作氧化剂；又是,值小的电对的还原态，又可作还原剂，所以,B,能够自发发生歧化反应：,B+B,A+C,(2),若,右,0,歧化反应可以进行。,即：3,MnO,4,2-,+4H,+,=2,MnO,4,-,+,MnO,2,+2H,2,O,21.,用反应式表示下列物质的主要电解产物。,(1)电解,NiSO,4,溶液，阳极用镍，阴极用铁。,(2),电解熔融,MgCl,2,，阳极用石墨，阴极用铁。,(3)电解,KOH,溶液，两极都用铂。,解:(1),阳极：,Ni=Ni,2+,+2e,-,阴极：,Ni,2+,+2e,-,=Ni （,电镀）,(2),阳极：2,Cl,-,=Cl,2,+2e,-,阴极：,Mg,2+,+2e,-,=Mg,(3),阳极：4,OH,-,=O,2,+2H,2,O+4e,-,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,