氧化还原反应习题答案3.doc

氧化还原反应
习题答案
1. 将下列氧化还原反应设计成原电池，写出电极反应及电池符号：
答：（1）Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag
电极反应：
正极： Ag+ + e- Ag 还原反应：
负极： Fe2+ －e- Fe3+ 氧化反应
电池符号为： (－) Pt | Fe3+ (c1) , Fe2+ (c2) || Ag+ (c3) | Ag (+)
（2）MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
电极反应：
正极： MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O 还原反应
负极： Fe2+ －e- Fe3+ 氧化反应
电池符号为： (－) Pt | Fe3+ (c1) , Fe2+ (c2) || MnO4- (c3) , Mn2+(c4) | Pt (+)
2．判断下列每一组中较强的氧化剂和较强的还原剂（均为标准状态）：
答：（1） 强氧化剂：Br2，强还原剂：I-； （2）强氧化剂：Ag+，强还原剂：Zn；
（3） 强氧化剂：Cr2O72-，强还原剂：Fe2+；（4） 强氧化剂：Sn2+，强还原剂：Mg
3．根据标准电极电势排列下列氧化剂和还原剂的强弱顺序：
答：氧化剂的氧化能力：MnO4- > Cr2O72- > Hg2+ > Fe2+ > Zn2+；
还原剂的还原能力：Sn > Fe2+ > Ag > Cl-。
4．根据φo值判断下列氧化还原反应自发进行的方向（设各物质的浓度均为1 mol·L-1）。
（1） 2Ag ＋ Zn2+ Zn ＋ 2Ag+
解：φo (Ag+/Ag) ＝ 0.7996（V） φo (Zn2+/Zn) ＝ －0.7618（V）
Eo＝ φo+－φo-
＝φo (Zn2+/Zn) －φo Ag+/Ag)
＝ －0.7618V－0.7996V
＝－1.5614V
Eo < 0，反应逆向进行。
（2） 2Fe3+ ＋ 2I- I2 ＋ 2Fe2+
φo (Fe3+/ Fe2+) ＝ 0.771（V） φo (I2/I-) ＝ 0.5355（V）
Eo＝ φo+－φo-
＝φo (Fe3+/ Fe2+) －φo (I2/I-)
＝ 0.771V－0.5355V
＝0.2355V
Eo > 0，反应正向进行。
5．有一含Br－、I－的混合液，选择一种氧化剂只氧化I－为I2，而不氧化Br－，问应选择FeCl3还是K2Cr2O7？
解：φo(Br2/Br-)＝1.065（V）, φo(I2/I-)＝0.5355（V）, φo(Fe3+/Fe2+)＝0.771（V）, φo(Cr2O72－/Cr3+)＝1.232（V）
因φo(Cr2O72－/Cr3+) ＞φo(Br2/Br-)，φo(Cr2O72－/Cr3+) ＞ φo(I2/I-)，Cr2O72－既能氧化Br－又能氧化I－，故K2Cr2O7不能选用。而φo(Br2/Br-) ＞ φo(Fe3+/Fe2+) ＞φo(I2/I-)，Fe3+不能氧化Br－但能氧化I－，故应选择FeCl3作氧化剂。
6．在标准状态下，由下列电对组成电池。试确定正、负极，写出电池符号、电极反应和电池反应式，并求出电池的电动势。
（1） Cu2+ / Cu+和Fe3+ / Fe2+
φo (Cu2+/ Cu+) ＝ 0.153（V） φo (Fe3+/ Fe2+) ＝ 0.771（V）
Eo＝ φo+－φo-
＝φo (Fe3+/ Fe2+) －φo (Cu2+/ Cu+)
＝ 0.771V－0.153V
＝0.618V
电极反应式：
正极： Fe3+ ＋ e- Fe2+
负极： Cu+ － e- Cu2+
电池反应：Fe3+ ＋ Cu+ Fe2+ ＋ Cu2+
电池符号：
（－） Pt (s) | Cu2+ , Cu+ || Fe2+, Fe3+ | Pt (s) （＋）
（2） AgCl / Ag, Cl-和Hg2+ / Hg
φo (AgCl/ Ag) ＝ 0.22233（V） φo (Hg2+/ Hg) ＝ 0.851（V）
Eo＝ φo+－φo-
＝φo (Hg2+/ Hg) － φo (AgCl/ Ag)
＝ 0.851V－0.22233V
＝0.629V
电极反应式：
正极： Hg2+ ＋ 2e- Hg
负极： Ag + Cl- － e- AgCl
电池反应：Hg2+ ＋ 2Ag + 2Cl- Hg ＋ AgCl
电池符号：
（－） Ag (s)| AgCl, Cl- || Hg2+| Hg (s) （＋）
7．计算298.15 K时下列电极的电极电势：
（1） Pt(s) | Fe3+ (0.100 mol·L-1),Fe2+( 0.010 mol·L-1)
解： Fe3+ ＋ e- Fe2+

（2） Ag(s) | AgBr(s) | Br-( 0.100 mol·L-1)
解： AgBr ＋ e- Ag + Br-

8．浓度均为1.00 mol·L-1的KI与FeCl3溶液能否共存？
解：2Fe3+ ＋ 2I- 2Fe2+ ＋ I2
Eo＝ φo+－φo-
＝φo (Fe3+ / Fe2+) － φo (I2/ I-)
＝ 0.771V－0.5355V
＝0.2355V
Eo > 0，反应正向自发进行，故KI与FeCl3溶液不能共存。
9．求298.15 K时反应Pb ＋ 2Ag+ Pb2+ ＋ 2Ag的标准平衡常数。
解：

Ko＝1.995×1031
10．用玻璃电极与饱和甘汞电极插入pHs = 3.57的标准缓冲溶液中，组成电池，在298.15 K时测得其电动势Es = 0.0954 V。再将溶液换成未知pHx值的溶液组成电池，298.15 K时测得其电动势Ex = 0.340 V，求待测溶液的pH。
解：

11．若Pt | H2（100 kPa），胃液 || KCl（0.1 mol·L-1），Hg2Cl2| Hg的电动势等于0.420 V，而Pt | H2（100 kPa）H+（1.0 mol·L-1）|| KCl（0.1 mol·L-1），Hg2Cl2 | Hg的电动势等于0.334 V，求胃液的pH。
解：对于电池：
Pt | H2（100 kPa）H+（1.0 mol·L-1）|| KCl（0.1 mol·L-1），Hg2Cl2 | Hg
E1 ＝φ+－φoSHE ＝φ+ ＝－0.334 （V）
对于电池：
Pt | H2（100 kPa），胃液 || KCl（0.1 mol·L-1），Hg2Cl2| Hg
E2 ＝φ+－φ待测 ＝0.334－φ待测 ＝0.420（V）
φ待测＝ －0.086（V）
根据能斯特方程

pH = 1.45

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