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第七章氧化还原习题及答案.doc

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1、第8章 氧化还原反应习题参考答案8.1 指出下列物质中带*号各元素的氧化数。K2Mn*O4 H2O*2 KO*2 NaH* Na2Cr*2O7 P*4 Pb*2O3 Cu*I N*2O4 O*F2 Na2S*4O6 S*2O32-答:+6,-1,-,-1,+6,0,+,+1,+4,+2,+,+2.8.2 用氧化数法配平下列氧化还原反应方程式。(1)(NH4)2Cr2O7N2+Cr2O3+H2O解: (NH4)2Cr2O7 N2+Cr2O3+4H2O(2)H2O2+PbSPbSO4解: 4H2O2+PbS PbSO4+4H2O(3)K2Cr2O7+H2O2+H2SO4K2SO4+Cr2SO4+O

2、2+H2O解:K2Cr2O7+3H2O2+2H2SO4 K2SO4+Cr2SO4+4O2+5H2O(4)P4+NaOH+H2ONaHPO2+PH3解:P4+3NaOH+3H2O 3NaHPO2+PH3(5)KMnO4+MnSO4+H2OMnO2+K2SO4+H2SO4解:2KMnO4+3MnSO4+2H2O5 MnO2+K2SO4+2H2SO4(6)KMnO4+H2O2+H2SO4MnSO4+O2+K2SO4+H2O解:2KMnO4+5H2O2+3H2SO4 2MnSO4+5O2+K2SO4+8H2O(7)KClOKClO3+KCl解:3KClO KClO3+2KCl(8)KIO3+KI+H2

3、SO4I2+K2SO4+H2O解:KIO3+5KI+3H2SO4 3I2+3K2SO4+3H2O(9)PbO2+Mn(NO3)2+HNO3Pb(NO3)2+HMnO4+H2O解:5PbO2+2Mn(NO3)2+6HNO35 Pb(NO3)2+2HMnO4+2H2O(10)FeSO4+K2Cr2O7+H2SO4Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+K2SO4+H2O解:6FeSO4+K2Cr2O7+7H2SO4 3Fe2(SO4)3+Cr2(SO4)3+K2SO4+7H2O8.3 用离子电子法配平下列电极反应。(1) CrO42-Cr(OH)3(碱性介质)解:CrO42-Cr(OH)3CrO4

4、2-+4H2OCr(OH)3+5OH- CrO42-+4H2O+3e-Cr(OH)3+5OH-(2) MnO4-Mn2+(酸性介质)解:MnO4-Mn2+MnO4-+8H+Mn2+4H2O MnO4-+4H2O+5e- Mn2+4H2O(3) BrO3-Br2(酸性介质)解:BrO3-1/2Br2BrO3-+6H+1/2Br2+3H2O BrO3-+6H+5e-1/2 Br2+3H2O(4) H2O2H2O (酸性介质)解:H2O2H2O H2O2+2H+2H2O H2O2+2H+2e-2H2O(5) MnO42-MnO2(碱性介质)解:MnO42-MnO2MnO42-+2H2OMnO2+4O

5、H- MnO42-+2H2O+2e- MnO2+4OH-(6) CrO2-Cr(碱性介质)解:CrO2-Cr CrO2-+2H2OCr +4OH- CrO2-+2H2O+3e-Cr+4OH-8.4 用离子电子法配平下列反应方程式。(1) C2O42-+MnO4-CO2+Mn2+(酸性介质)解: C2O42-2CO2MnO4-+8H+Mn2+4H2O C2O42-CO2+2e- 5MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O 2 5C2O42-+2MnO4+16H+10CO2+2Mn2+8H2O(2) KOH+Br2KBrO3+KBr+H2O(碱性介质)解: 1/2 Br2+6OH-BrO3-+3H

6、2O 1/2Br2Br- 1/2 Br2+6OH-BrO3-+3H2O+ 6e- 1 1/2Br2+e- Br- 6 3Br2+6OH- BrO3-+5Br-+3H2O 6KOH+3Br2 KBrO3+5KBr+3H2O(3)Cl2+Br2+H2OHCl+HBrO3(酸性介质)解: 1/2Br2+3H2OBrO3-+6H+ 1/2 Cl2Cl- Br2+6H2O2BrO3-+6H+5e- 11/2Cl2+e-Cl- 5 5Cl2+Br2+6H2O 10HCl+2HBrO3(4)HgS+NO3-+Cl-HgCl42-+NO+S(酸性介质)解: HgS+Cl-HgCl42-+S NO3-NO Hg

7、S+4Cl-HgCl42-+S+2e- 3NO3-+4H+3e-NO+2H2O 2 3HgS+2NO3-+12Cl-+8H+ 3HgCl42-+2NO+3S+4H2O 8.5 增加溶液中H+浓度,下列氧化剂的氧化能力如何变化。Br2;Cr2O72-;BrO3-;H2O2;Sn4+;H3AsO4答:Br2没有影响,因为H+不参与电极反应Cr2O72-氧化能力增强,因为H+参与电极反应Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O,且对电极电势影响很大BrO3-有影响,电极反应为BrO3-+6H+5e-1/2Br2+3H2O,且影响较大。H2O2有影响,电极反应为H2O2+2H+2e-H2O,氢

8、离子能参与电极反应。因而可影响电极电势的变化。Sn4+没有影响,因为H+不参与电极的反应。H3AsO4有影响,电极反应为:H3AsO4+2H+2e-H3AsO3+H2O,H+参与电极的反应,据公式,所以H+可影响电极电势变化。8.6 查电极电势表,判断下列反应方向并写出电池符号。2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+解: =0.3419V,=0.771V,由反应可知铁为正极,铜为负极。E=0.771-0.3419=0.4291V 0,反应正向进行。电池符号表示为:(-)Cu|Cu2+Fe3+,Fe2+|Pt(+)Sn2+Hg2+Sn4+Hg解:=0.151V,=0.851V,由反应可知汞为正极,锡为

9、负极=0.851-0.151 =0.700V 0,反应正向进行。 电池符号表示为:(-)Pt|Sn4+,Sn2+Hg2+|Hg-HgCl2|Cl-(+)Fe3+2I-I2+Fe2+解:=0.771V,-=0.5355V,由反应可知铁为正极,碘为负极。E=0.771-0.5355=0.2355V 0,反应正向进行。 电池符号表示为:(-)Pt,I2(S)|I-Fe3+,Fe2+|Pt(+)Cu+Cl2Cu2+2Cl_解:=0.3419V,=1.35827V,由反应可知氯为正极,铜为负极。E=1.35827-0.3419=1.01637V 0,反应正向进行。电池符号表示为:(-)Cu|Cu2+Cl

10、-|Cl2,Pt(+)MnO2+H+Cl-Mn2+Cl2+H2O解:=1.224V,=1.35827V,由反应可知锰为正极,氯为负极。E=1.35827-1.224=0.13427V 0,反应正向进行。电池符号表示为:(-)Pt,Cl2|Cl-Mn2+|MnO2,Pt(+)8.7 比较电极电势的大小,把下列两组电极电势由大到小的顺序排列出来,简单说明理由。,。解: ,依据是这些电对电极电势是的衍生电势,而Ag+与有关配离子K稳和难溶化合物的Ksp有关.解:8.8 简单回答下列问题:氧化还原电对中若氧化型物质浓度减少电极电势如何变化。答:根据能斯特方程可知,氧化还原电对中若氧化型物质浓度减少,则

11、电极电势将减小。氧化还原电对中若还原型物质浓度减少电极电势如何变化。答:根据能斯特方程可知,氧化还原电对中若还原型物质浓度减少,则电极电势将增大。为什么不能用铁制品装CuSO4溶液,也不能用铜器装FeCl3溶液。答:=0.3419V,=-0.447V由铁和铜的标准电极电势可知,铁比铜的化学活性大,所以用铁制品装CuSO4溶液,铁制品会被溶解。由=0.771V可知,也不能用铜器装FeCl3溶液,否则铜会被溶解。配制SnCl2溶液时,为什么要加Sn粒。答:=-0.1375V, =1.229V, =0.151V由电极电势可知,二价锡很不稳定易被空气中的氧气氧化,所以要加入锡粒。H2S溶液和FeCl2

12、溶液为什么不能久放。答:=0.142V, =1.229V , =0.771V ,由此可知,空气中的氧可以把H2S氧化为S,也可使Fe2+氧化Fe3+,固二者均不可久放在空气中。Ag为什么可从HI溶液中置换氢气。 答:=0.7996V,=0.0000V, =0.7996+0.0592=-0.148V,E=0-(-0.148)=0.148V 0,反应可自发进行。有反应:Ag+I-+H+=AgI+1/2H2 发生。8-9.现有Fe3+ 、Br2、KMnO4三种氧化剂,查出标准电极电势,溶液中有I-、Br-,选择只能氧化I-的氧化剂是那一种?答: =0.771V,=1.507V,=1.066V, -=

13、0.5355V,由电极电势可知,只氧化I-,不使其它其它离子氧化,只能选择Fe3+ 这种氧化剂。8.10 计算下列电极的非标准电极电势,只改变H+的浓度,其它物质浓度不变。在H+为104molL-1的酸性介质中,电对Cr2O72-/Cr3+;解: Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O =1.232+=1.7845V在H+为103molL-1的酸性介质中,电对MnO4-/Mn2+; 解: MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O=1.507+=1.7912VI2在0.01molL-1KI中的电极电势; 解:I2+2e-2I- =+=0.5355+=0.6539VFe3+浓度为0.01

14、molL-1,Fe2+浓度为0.001molL-1,电对Fe3+/Fe2+。=+ =0.771+=0.8302V8.11 已知下列标准电极电势Cu2+2e-Cu, =0.3419V,Cu2+e-Cu+, =0.153V,求在298K时反应Cu + Cu2+ 2Cu+标准平衡常数,说明Cu+在水溶液中能否稳定存在。 Cu2+ Cu+ Cu0.3419V解: 根据铜的电势图 (1) =0.34192-0.153=0.5308V,根据可知,Cu+不稳定,可以在溶液中发生歧化反应。 (2) lg=-6.3818=4.1510-78.12 在酸性溶液中,用KMnO4氧化Fe2+时,如果KMnO4过量将有

15、什么现象发生,用以下元素电势图加以解释,写出有关方程式。 MnO4- 0.558 MnO42- 2.26 MnO2 0.9065 Mn3+ +1.5415 Mn2+ 1.224V 1.507 V 解:由电势图可知: =1.224V,=1.507V,=1.6927V=- =1.6927-1.224=0.4687V 0,可发生反应.反应方程为:5Fe2+2MnO4-+8H+=5Fe3+2Mn2+4H2O2MnO4-+3Mn2+2H2O=5MnO2+4H+8.13已知Ag+e-Ag,=0.7996V,Ag2C2O4的溶度积常数为5.410-12,计算电对Ag2C2O4+2e-2Ag+C2O42-的。

16、解: =0.7996+=0.7996=0.6322V8.14已知,求的溶度积常数。解: =0.7996+0.0592lg 0.22233 =0.7996+0.0592 lg =1.7710-10同理: =8.5210-178.15 下列物质在酸性介质中能否共存(1)Ni和Fe2+(2)MnO4- 和Sn2+(3)Sn2+ 和Fe3+(4)I2和H2O2解:查电极电势可知(1) =-0.257V, =-0.447V, =-0.447+0.257=-0.190V 0,可共存.(2) =1.507V, =0.151V=1.507-0.151=1.356V 0,不可共存.(3) =0.151V, =0

17、.771V, =0.771-0.151=0.620V 0,不可共存.(4) =0.5355V,=1.776V =1.776-0.5355=1.2405V 0,不可共存.8.16.在298K时,Fe3+AgFe2+Ag+的平衡常数为0.53,已知求银的标准电极电势?解:lg= =0.7873V8.17 在镍离子溶液中插镍片,在银离子溶液中插入银片,用盐桥和导线组成原电池。写出电极反应和电池反应;写出原电池符号;若镍离子浓度变0.1molL-1,银离子浓度变为10-5则该电池电动势为多少?写出电池符号;若在镍离子溶液中加入NaCN溶液,电池电动势如何变化?若在银离子溶液中加入氨水,电池电动势如何变

18、化?定性讨论。解: =0.7996V, =-0.257V负极:Ni2+2e-Ni,正极: Ag+e-Ag,电池反应: Ni+2Ag+Ni2+2Ag电池符号表示为:(-)Ni|Ni2+Ag+|Ag(+)= =(-)- lg=1.0566-lg =0.9382V若在镍离子溶液中加入NaCN溶液,Ni2+会与它生成配离子,使镍的电极电势更负,根据能斯特方程,电池电动势将增大.同理, 若在银离子溶液中加入氨水,使Ag+与它生成物配离子,则电池电动势将减小.8.18 用银锌组成原电池,反应为Zn+2Ag+ 2Ag+Zn2+.已知起始时银离子和锌离子的浓度分别是0.1molL-1和0.2molL-1。求:

19、电对Ag+/Ag和Zn2+/Zn的非标准电极电势。计算反应的解: =0.7996V =-0.7618V=0.7996-0.5092=0.7404V.= -0.7618-0.0207=-0.7825Vlg=52.75=5.621052= =-=0.7996+0.7618=1.5614VrG= - n F E=-29.65104 1.5614 = -3.01 (kJ.mol-1)(rG= -2.303RTlg=-3.01 kJ.mol-1)8.19 已知溴在碱性介质中的电势图为BrO4- BrO3- BrO- Br2 Br-求:(1)电对BrO3-/Br-的标准电极电势; (2)判断哪些氧化态离子

20、能歧化。解:(1)根据 =0.610V(2)根据可知,单质溴可以在碱性溶液中发生歧化反应。8.20 计算电对H3AsO4/H3AsO3在不同PH值即为0、2、4、6、8时的电极电势,并绘出PH电势图,根据所绘的电势图说明下列反应随PH值的变化反应方向如何?H3AsO4+2I-+2H+H3AsO3+I2+2H2O解:查表可知=0.56V, -=0.5355V据,将pH各值分别代入公式,得出相应的电极电势为:0.6192V, 0.4416V, 0.3232V, 0.2048V, 0.086V. (pH,02468)0.5008V, 0.4416V, 0.3524V, 0.3232V, 0.2640V, 0.2048V(pH,123456)作-pH图如下:当pH, , =答案:10(1.785V,1.791V,0.6539V,0.830V)11(9.710-7,Cu+易歧化)13(0.4303V)73

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