氧化还原及电极电位

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1、第八章氧化还原反应与电极电位首 页难题解析学生自测题学生自测答案章后习题解答难题解析TOP例8-1写出并配平卞列各电池的电极反应、电池反应，注明电极的种类。(1) (-) Ag(s) | AgCl(s) | HCl(sln) | C12(100kp) | Pt (s)(+)(2) (-) Pb(s) | PbSO4(s) | K2SO4(sln) II KC1 (sin) | PbC12(s) | Pb(s) (+)(3) (-) Zn(s) | Zn2+(cl) llMnO4-(c2), Mn2+(c3), H+(c4) | Pt (s) (+)(4) () Ag(s) | Ag+ (cl)

2、 II Ag+(c2)| Ag(s) (+)分析将所给原电池拆分为两个电极。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，写出正、负极反应式，由正极反应和负极反应相加构成电池反应。解(1)正极反应C12(g) +2e 2 Cl (aq) 属于气体电极负极反应Ag(s)+Cl-(aq) - AgCl(s)+e-属于金属-难溶盐-阴离子电极电池反应 2Ag (s) + C12(g) -*2AgCl(s)n二2(2) 正极反应PbC12(s)+2e- -*Pb(s)+2Cl- (aq)属于金属-难溶盐-阴离子电极负极反应Pb(s)+SO42-(aq) -*PbSO4(s)+2e- 属于金属-难溶盐-阴离子电极

3、电池反应 PbC12(s) +SO42- (aq)-PbS04(s) +2C1- (aq)n二2(3) 正极反应 Mn04-(aq) +8H+(aq)+5e- -Mn2+(aq)+ 4H20(l)属于氧化还原电极负极反应Zn(s) -* Zn2+(aq)+2e-属于金属-金属离子电极电池反应 2MnO4- (aq)+16H+(aq) +5Zn(s) -2Mn2+(aq) +8H20(l) +5Zn2+ (aq) n=10(4) 正极反应Ag+(c2) +e- - Ag(s)属于金属-金属离子电极负极反应Ag(s) - Ag+ (cl) + e-属于金属-金属离子电极电池反应 Ag+(c2) -

4、* Ag+ (cl)n二 1例 8-2 25C时测得电池(-)Ag(s) | AgCl(s) | HCl(c) | C12(100kp) | Pt(s) (+)的电动势为 1. 136V,已知(C12/C1-)二1.358V,( Ag+/Ag)=0. 799 6V,求 AgCl 的溶度积。分析首先根据电池电动势和已知的标准电极电位，由Nernst方程求出AgCl/Ag。其次：AgCl的平衡AgCl (s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq),方程式两侧各加Ag:AgCl (s) + Ag(s) Ag+ (aq)+ Cl-(aq) + Ag(s)AgCl与产物Ag组成AgCl/Ag电对；反应物A

5、g与Ag+组成Ag+/Ag电对。AgCl (s)的溶度积常 数为：=。解由电池表达式：正极反应 C12 (g)+ 2e- -* 2 Cl-(aq), = + lg负极反应 Ag(s) + Cl-(aq) -* AgCl (s) + e= + lg电池反应C12(g) + 2Ag(s) 2AgCl (s)E = =(+ lg )-( + lg )=1. 136V,将和数据带入= -1. 136 V=l. 358 V-l. 136 V=0. 222V,又由AgCl (s) + Ag Ag+ + Cl- + Ag=(0. 222-0. 799 6) V/0. 059 16V=-9. 76Ksp(Ag

6、Cl) = 1.74X10-10例8-3在Ag+、Cu2+离子浓度分别为1. 00X10-2mol?L-l和1. 00mol?L-l的溶液中加入铁 粉，哪一种金属离子先被还原析出？当第二种金属离子被还原析岀时，第一种金属离子在溶 液中的浓度为多少?己知(Cu2+/Cu)=0. 341 9V, (Ag+/Ag) =0. 799 6V分析首先根据电极电位判断物质氧化性或还原性的相对强弱。氧化能力强的氧化型物质将 首先被还原。随着反应进行，被还原金属离子浓度降低，电极电位减小，当减小到与第二种 金属离子的电极电位相等时，第二种金属离子才能被还原。解 二 + 0.059 16VlogAg+=0. 79

7、9 6V + 0. 059 16Vlg(l. 00X 10-2) = 0. 681 3 V二二 0. 341 9 V由于，Ag+是较强氧化剂，当加入还原剂铁粉时首先被还原。当二时，Cu2+离子被还原。则=0. 799 6V+ 0. 059 16VlgAg+ = 0. 341 9VAg+ = 1.82X10-8 (mol?L-l)例 8-4 298K 时电池(-)Pt(s) |H2(100kp) | NaOH(sln) | HgO(s) | Hg(l) (+)的=0. 926V, 反应 H2(g) + 02(g) = H20(l)的rHm = -285 84kJ ?mol-lo 又：H2(g)0

8、2(g)H20(l) Hg(l) HgO(s)S 0 /J?mol-1?K-1130. 5205.0369.9177.470.29试求分解反应HgO(s) Hg (1) + 02(g)(1) 在298K时氧的平衡分压；(2) 假定反应热与温度无关，HgO在空气中能稳定存在的最高温度是多少？解给定的电池反应：HgO(s)+ H2 f Hg(l) +H20(l) 且n=2(1式)ArGm 0 = -nFEO 二 -2X96 500C?molT X0 926V=-178 718 J?molT由H2(g) + 02(g) =H20(l)(2 式)ArGm 0 H20 (l)=ArHm0 -TX ArS

9、mO=-285 840J?mol-l-298KX (69. 94-130. 5 - X205. 03) J?mol-1?KT=-237 244 J?mol-11 式一2 式得HgO(s) Hg(l) + 02(g)(3 式)ArGmO =T78 718(-237 244 J?molT)=58 526 J?molT(1) 由rGmO =RTlnKp,InKp二-ArGm 0 /RT = -58 526 J?mol-l/(8. 314 J?molT?KT X298K) = -23. 62 Kp二5 5X10-11=Kp2 =3. 03X10-21atm = 3 07 X 10- 19kPa(2)

10、反应 HgO(s)Hg(l) + 02(g)的ArSmO =77.4 J?mol-1?KT+ X205. 03 J?molT?KT-70 29 J?mol-1?K-1=109. 6 J?mol-1?K-1ArHm 0 = ArGm 0 + TArSm 0=58 526 J?mol-1 + 298KX109. 6 J?molT?KT = 91 187 J?mol-1当HgO在空气中能稳定存在时,=0.2 atm, Kp= = 0. 447再由二计算得T2 = 784.2K学生自测题TOP 判断题 选择题 填空题 问答题 计算题一、判断题(对的打错的打X)1. CH4中C与4个H形成四个共价键，因

11、此C的氧化值是4。()2. 浓差电池 Ag|AgN03(cl) | |AgN03(c2) |Ag, cl c2,则左端为负极。()3. 组成原电池的两个电对的电极电位相等时，电池反应处于平衡状态。()4. 氢电极的电极电位是0. 0000伏。()5. 增加反应12 + 2e-21 -中有关离子的浓度，则电极电位增加。()二. 选择题(将每题一个正确答案的标号选出)TOP1下列关于氧化值的叙述中，不正确的是()A. 单质的氧化值为0B.氧的氧化值一般为-2C. 氢的氧化值只能为+1D.氧化值可以为整数或分数E.在多原子分子中，各元素的氧化值的代数和为02. 下列原电池中，电动势最大的是()A.

12、(-) Zn|Zn2+(c) II Cu2+(c) |Cu (+)B. (-) Zn|Zn2+(0. lc) II Cu2+(0. 2c) |Cu (+)C. (-) Zn|Zn2+(c) II Cu2+(0. lc) |Cu (+)D. (-) Zn|Zn2+(0. lc) II Cu2+(c) |Cu (+)E. (-) Zn|Zn2+(2c) II Cu2+(c) |Cu (+)3. 己知(Zn2+/Zn)=-0. 76V,(Ag+/Ag)=0. 80V,将这两电对组成原电池，则电池的标准电动势为A. 2. 36V B. 0. 01V C. 0.84V D. 1. 56V E. 1. 1

13、8V4. 对于电池反应Cu2+ + Zn=Cu + Zn2+,下列说法正确的是()A. 当c (Cu2+) =c (Zn2+)时，电池反应达到平衡。B. 当(Zn2+/Zn) = (Cu2+/Cu)时，电池反应达到平衡。C. 当Cu2+, Zn2+均处于标准态时，电池反应达到平衡。D. 当原电池的标准电动势为0时，电池反应达到平衡。E. 当原电池的电动势为0时，电池反应达到平衡。5. 己知(Fe2+/Fe)=045V, (Ag+/Ag) =0. 80V,(Fe3+/Fe2+) =0. 77V,标准状态下，上述电对中最强的氧化剂和还原剂分别是()A. Ag+, Fe2+ B. Ag+, Fe C

14、. Fe3+, Fe D. Fe2+, Ag E. Fe3+, Fe2+三、填空题 TOP1. Fe3O4中Fe的氧化值为；Na202中0的氧化值为(2)。2. 在氧化还原反应中，电极电位值愈负的电对，其还原型物质(3)电子的倾向愈大，是 愈强的齐IJ。3. 对于电极反应Mn+Xe-M(n-x)+,若加入M (nx) +的沉淀剂或络合剂，则此电极的电极电位将(5), Mn+的氧化性将(6)。四、问答题 TOP1. 随着溶液pH的升高，卞列物质的氧化性有何变化？MnO , Cr20 , Hg , Cu2+, H202, C122. 应用标准电极电位数据，解释下列现象：(1) 为使Fe2+溶液不被

15、氧化，常放入铁钉。(2) H2S溶液，久置会出现浑浊。(3) 无法在水溶液中制备FeI3。(Fe3+/Fe2+) =0. 77V,(Fe2+/Fe) = 0. 45V,(S/H2S) =0. 14V,(02/H20)=l. 23V,(I2/I-)=0. 54V )五、计算题 TOP1. 设计一原电池，计算AgCl的溶度积常数Ksp,并写出原电池的组成式。2. 已知(Cu2+/Cu)=0. 340V, (Ag+/Ag) =0. 799V,将铜片插入 0. 10mol?L-l CuSOd 溶液中， 银片插入0. 10mol?L-l AgNO3溶液中组成原电池。(1) 计算原电池的电动势。(2) 写出电极反应、电池反应和原电池符号。(3) 计算电池反应的平衡常数。学生自测答案 TOP一、判断题1. X 2.73. V 4. X 5. X二、选择题1. C2. D 3. D 4. E 5. B三、填空题1. (