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1、第四章第四章 氧化还原反应氧化还原反应 习题答案习题答案3. 3. 用离子用离子- -电子法配平下列反应方程式电子法配平下列反应方程式: :(1) I(1) I- - + H + H2 2O O2 2 + H + H+ + I I2 2 + H + H2 2O O(2) Cr(2) Cr2 2O O7 72-2- + H + H2 2S + HS + H+ + Cr Cr3+3+ + S + S(3) ClO(3) ClO3-3-+ Fe+ Fe2+2+ + H + H+ + Cl Cl- - + Fe+ Fe3+3+(4) Cl(4) Cl2 2 + OH + OH- - Cl Cl- -
2、+ ClO + ClO- -(5) Zn + ClO(5) Zn + ClO- - + OH + OH- - Zn(OH) Zn(OH)4 42-2- + Cl + Cl- - (6) MnO(6) MnO4-4- + SO + SO3 32-2- + OH + OH- - MnO MnO4 42-2- + SO + SO4 42-2-(1) 2I- - 2e I2 H2O2 + 2H+ 2H2O 2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O (2) Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O 3H2S - 6e- 3S + 6H+ Cr2O72- + 3H
3、2S +8H+ =2Cr3+ + 3S + 7H2O (3) ClO3- + 6e + 6H+ Cl- + 3H2O Fe2+ - e Fe3+ ClO3- + 6Fe2+ + 6H+ = Cl- + 6Fe3+ 3H2O (4) Cl2 + 2e 2Cl- Cl2 + 4OH- - 2e 2ClO- + 2H2O Cl2 + 2OH- = Cl- + ClO- + H2O (5) ClO- + H2O + 2e Cl- + 2OH- Zn - + 4OH- + 2e Zn(OH)42- Zn + ClO- + 2OH- + H2O=Zn(OH)42- + Cl- (6) MnO4- + e
4、MnO42- SO32- + 2OH- - 2e SO42- + H2O 2MnO4- + SO32- + 2OH- =2 MnO42- + SO42-+ H2O 4. 将下列氧化还原反应设计成原电池,并写出原电池符号:(1) Cl2(g) + 2I- I2(s) + 2Cl- (2) MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O(3) Zn + CdSO4 ZnSO4 + Cd(1)(1)正极反应：正极反应：ClCl2 2(g) + 2e 2Cl(g) + 2e 2Cl- - 负极反应：负极反应：2I - e I2I - e I2 2(s)(s) 电池符号：
5、电池符号： （- -）Pt,IPt,I2 2(s) (s) I I- -(c(c1 1)Cl)Cl- -(c(c2 2) ) ClCl2 2(p(p ),Pt(+),Pt(+)(2) (2) 正极反应：正极反应： MnOMnO4-4- + 5e +18H + 5e +18H+ + MnMn2+ 2+ + 4H+ 4H2 2O O 负极反应：负极反应： FeFe2+ 2+ - e - e FeFe3+3+ 电池符号：电池符号：(-)Pt (-)Pt Fe Fe2+2+( c( c1 1),Fe),Fe3+3+(c(c2 2)MnO)MnO4-4-(c(c3 3), Mn), Mn2+2+(c(c
6、4 4) ,H) ,H+ +(c(c5 5) ) Pt(+)Pt(+)(3)(3)正极反应：正极反应： 负极反应：负极反应： 电池符号：电池符号： （- -）Zn Zn ZnSOZnSO4 4 (c(c1 1)CdSO)CdSO4 4 (c (c2 2) ) Cd (+)Cd (+) 8. 己知己知: MnO4- +8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O E+1.51V, Fe3+ + e- Fe2+ E+0.771V,(1) 判断下列反应的方向判断下列反应的方向:MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O(2) 将这两个半电池组成原电池将这两个半电池组
7、成原电池,用电池用电池符号表示原电池的组成符号表示原电池的组成,标明正、负极标明正、负极, 并并计算其标准电动势。计算其标准电动势。(3) 当当H+离子浓度为离子浓度为10.0molL-1, 其他离其他离子浓度均为子浓度均为1.0molL-1时时, 计算该电池的电计算该电池的电动势。动势。（1）E(MnO4-/ Mn2+） E（Fe3+/Fe2+), 该反应能自发向右进行。 （2）（-）Pt Fe2+ (c1) ,Fe3+ (c2) MnO4-(c3) ,Mn2+ (c4) ,H+ (c5) Pt(+) E=E(MnO4-/ Mn2+)E(Fe3+/Fe2+) =(1.510.771)V =0
8、.74V (3)(3) E E(MnO(MnO4 4- -/ Mn/ Mn2+2+)=)= E E (MnO4(MnO4- -/ Mn/ Mn2+2+)+ )+ (0.0592V/z ) (0.0592V/z ) =1.51V+ (0.0592V/5) =1.51V+ (0.0592V/5)10108 8 =1.61V =1.61V E= E= E E(MnO4(MnO4- -/ Mn/ Mn2+2+) )E E (Fe(Fe3+3+/Fe/Fe2+2+） =(1.61=(1.610.771)V0.771)V =0.83V =0.83V9. 写出按下列各反应设计成的原电池符号写出按下列各反应设
9、计成的原电池符号,并计算各原电池的电动势并计算各原电池的电动势E(注注:浓度单位均浓度单位均为为molL-1) (1) Zn(s) + Ni 2+ (0.080)Zn2+(0.020) + Ni(s) (2)Cr2O72-(1.0) + 6Cl-(10)+ 14H+(10) 2Cr3+(1.0)+ 3Cl2(10.0kPa)+ 7H2O(l)解：解：(1)(1)E E(Zn(Zn2+2+/Zn)=/Zn)=E E (Zn(Zn2+2+/Zn)+/Zn)+c(Znc(Zn2+2+)/c)/c = =0.7626V+(0.0592V/2) 0.7626V+(0.0592V/2) (0.020)(0
10、.020) = =0.813V0.813V E E(Ni(Ni2+2+/Ni)=/Ni)=E E (Ni(Ni2+2+/Ni)+/Ni)+c(Nic(Ni2+2+)/c)/c = =0.257V+(0.0592V/2) 0.257V+(0.0592V/2) (0.080)(0.080) = =0.289V0.289V(-)Zn (-)Zn ZnZn2+2+(0.020 molL(0.020 molL-1-1)Ni)Ni2+2+(0.080 molL(0.080 molL-1-1) ) Ni (+)Ni (+) E= E= E E（NiNi2+2+/Ni/Ni）E E（ZnZn2+2+/Zn/Z
11、n） =0.2890.289( (0.813)V0.813)V =0.524V =0.524V (2)E(Cr(2)E(Cr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+)=)= E E (Cr(Cr2 2O O7 72-2-/Cr/Cr3+3+) ) + + (0.0592V/z)(0.0592V/z) =+1.36V+(0.0592V/6) =+1.36V+(0.0592V/6) (10)(10)1414 =+1.50V =+1.50V E(Cl E(Cl2 2/Cl/Cl- -)=)= E E ( (ClCl2 2/Cl/Cl- -)+ )+ (0.0592V/z) (0.0592V/z
12、) = +1.3583V+ (0.0592V/2) = +1.3583V+ (0.0592V/2) 1.00/(10)1.00/(10)2 2 =+1.30V =+1.30V E=1.50V E=1.50V1.30V=0.20V1.30V=0.20V（- -）Pt,ClPt,Cl2 2 (100.0kPa) (100.0kPa) ClCl- -(10 molL(10 molL-1-1)Cr)Cr2 2O O7 72- 2- (1.0 (1.0 molLmolL-1-1), Cr), Cr3+3+(1.0 molL(1.0 molL-1-1), H), H+ +(10 molL(10 molL-
13、1-1) ) Pt (+)Pt (+)10. 10. 求下列情况下在求下列情况下在求下列情况下在求下列情况下在298.15K298.15K时有关电对的电极时有关电对的电极时有关电对的电极时有关电对的电极电势电势电势电势: :(1) (1) 金属铜放在金属铜放在金属铜放在金属铜放在0.50molL0.50molL-1-1的的的的CuCu2+2+溶液中溶液中溶液中溶液中, , E E(Cu(Cu2+2+/Cu)/Cu)? ?(2) (2) 在上述在上述在上述在上述(1)(1)的溶液中加入固体的溶液中加入固体的溶液中加入固体的溶液中加入固体NaNa2 2S, S, 使溶液使溶液使溶液使溶液中的中的中
14、的中的c c(S(S2-2-) )1.0molL1.0molL-1-1, , 求求求求: : E E(Cu(Cu2+2+/Cu)/Cu)? ? (3) 100kPa(3) 100kPa氢气通入氢气通入氢气通入氢气通入0.10molL-1HCl0.10molL-1HCl溶液中溶液中溶液中溶液中, , E E(H(H+ +/H/H2 2) )? ?(4) (4) 在在在在1.0L1.0L上述上述上述上述(3)(3)的溶液中加入的溶液中加入的溶液中加入的溶液中加入0.10mol0.10mol固体固体固体固体NaOH(NaOH(忽略加入固体时引起溶液体积的变化忽略加入固体时引起溶液体积的变化忽略加入固
15、体时引起溶液体积的变化忽略加入固体时引起溶液体积的变化), ), E E(H(H+ +/H/H2 2) )? ?(5) (5) 在在在在1.0L1.0L上述上述上述上述(3)(3)的溶液中加入的溶液中加入的溶液中加入的溶液中加入0.10mol0.10mol固体固体固体固体NaOAc(NaOAc(忽略加入固体时引起溶液体积的变化忽略加入固体时引起溶液体积的变化忽略加入固体时引起溶液体积的变化忽略加入固体时引起溶液体积的变化), ), E E(H(H+ +/H/H2 2) )? ? 解：（1）E(Cu2+/Cu)= E(Cu2+/Cu) +(0.0592V/2) c(Cu2+)/ c =+0.34
16、0V+(0.0592V/2) (0.50) =+0.33V (2) c(Cu2+)=Ksp(CuS)(c)2/c(S2-) =(6.310-36/1.0) molL-1=6.310-36 molL-1E(Cu2+/Cu)= + 0.340V+(0.0592V/2) (6.310-36) =0.70V(3) E(H+/H2)E(H+/H2)+ (H+)2/(PH2 /P) =0.00V+(0.0592V/2) (0.10)2/1 =0.0592V(4) OH- + H+ H2O c/( molL-1) 0.1 0.1 刚好完全中和，所以c(H+)=1.010-7 molL-1 E(H+/H2)=
17、0.00V+(0.0592V/2) (1.010-7)2 =0.41V（5）加入的NaOAc与HCl刚好完全反应生成0.10 molL-1的 HOAc HOAc H+ + OAc-平衡浓度 c/( molL-1) 0.10 x x x ( HOAc)=x2/(0.10x)= 1.810-5 x=0.0013 molL-1 E(H+/H2)=0.00V+(0.0592V/2) (0.0013)2 =0.17V12. 己知半电池反应己知半电池反应:Ag+ + e- Ag, E(Ag+/Ag)=+0.7991V AgBr(s) + e- Ag + Br- E(AgBr/Ag)=+0.0711V, 试
18、计算试计算Ksp(AgBr)。解：E(AgBr/Ag)= E(Ag+/Ag) = E(Ag+/Ag)+0.0592Vc(Ag+) = E(Ag+/Ag)+ 0.0592VKsp(AgBr)所以：0.0711V=0.7991V+0.0592V Ksp(AgBr) Ksp(AgBr)=5.0410-1313. 今有氢电极（氢气压力为今有氢电极（氢气压力为100kPa）。）。该电极所用的溶液由浓度均为该电极所用的溶液由浓度均为1.0molL-1的弱酸的弱酸(HA)及其钾盐及其钾盐(KA)所组成。若将所组成。若将此氢电极与另一电极组成原电池此氢电极与另一电极组成原电池,测得其测得其电动势为电动势为E=
19、0.38V,并知氢电极为正极并知氢电极为正极,另另一电极的一电极的E=0.65V。问该氢电极中溶液。问该氢电极中溶液的的pH值和弱酸值和弱酸(HA)的解离常数各为多少的解离常数各为多少?解：解：E=E(HE=E(H+ +/H/H2 2) )E E( () ) 0.38V= E(H 0.38V= E(H+ +/H/H2 2) )( (0.65V)0.65V) 故故 E(HE(H+ +/H/H2 2)=)=0.27V0.27V E(H E(H+/+/H H2 2)=)= E E (H(H+/+/H H2 2)+(0.0592V/2)+(0.0592V/2) (c(H(c(H+ +)/ c)/ c
20、) )2 2/(p(H/(p(H2 2)/ p)/ p ) 0.27V=(0.0592V/2)0.27V=(0.0592V/2)(c(H(c(H+ +) )2 2 c(H c(H+ +)=2.710)=2.710-5-5 molL molL-1-1 pH=4.57 pH=4.57 故故 K Ka a (HA)=(c(H(HA)=(c(H+ +)/c)/c )(c(A)(c(A- -)/ c)/ c )/c(HA)/ c)/c(HA)/ c = c(H= c(H+ +)/=2.710)/=2.710-5-515. 在在Ag+和和Cu2+浓度分别为浓度分别为1.010-2molL-1和和0.10m
21、olL-1的混合溶液中加入的混合溶液中加入Fe粉粉,哪种哪种金属离子先被还原金属离子先被还原? 当第二种离子被还原时当第二种离子被还原时,第一种金属离子在溶液中的浓度是多少第一种金属离子在溶液中的浓度是多少?解：解：E(CuE(Cu2+2+/Cu)=/Cu)= E E (Cu(Cu2+2+/Cu)+(0.0592V/2) /Cu)+(0.0592V/2) c(Cuc(Cu2+2+)/c)/c =+0.340V+(0.0592V/2) =+0.340V+(0.0592V/2) (0.10)=+0.31V(0.10)=+0.31V E(Ag E(Ag+ +/Ag)=/Ag)= E E (Ag(Ag
22、+ +/Ag)+0.0592V/Ag)+0.0592Vc(Agc(Ag+ +)/ )/c c =+0.7991V+0.0592V =+0.7991V+0.0592V(1.010(1.010-2-2) ) =+0.681V =+0.681V E E (Fe(Fe2+2+/Fe)= /Fe)= 0.44V0.44V E(Ag E(Ag+ +/Ag) /Ag) E E (Fe(Fe2+2+/Fe) E(Cu/Fe) E(Cu2+2+/Cu)/Cu)E E (Fe(Fe2+2+/Fe)/Fe) 故故AgAg+ +先被先被FeFe粉还原。粉还原。 当当CuCu2+2+要被还原时，需要被还原时，需E(Ag
23、E(Ag+ +/Ag)= E(Cu/Ag)= E(Cu2+2+/Cu)/Cu) 这时这时E E (Ag(Ag+ +/Ag)+0.0592V/Ag)+0.0592Vc(Agc(Ag+ +) = E(Cu = E(Cu2+2+/Cu)/Cu)所以得：所以得：0.7991V+0.0592V0.7991V+0.0592Vc(Agc(Ag+ +) =0.31V =0.31V c(Ag c(Ag+ +)=5.010)=5.010-9-9 molL molL-1-1 即当即当CuCu2+2+被还原时，被还原时，AgAg+ +在溶液中的浓度为在溶液中的浓度为5.0105.010- -9 9 molL molL
24、-1-1。16. 己知反应己知反应: 2Ag+ + Zn 2Ag + Zn2+(1) 开始时开始时Ag+和和Zn2+的浓度分别为的浓度分别为0.10molL-1和和0.30molL-1, 求求E(Ag+/Ag), E(Zn2+/Zn)及及E值。值。(2) 计算反应的计算反应的K, E及及rGm。(3) 求达平衡时溶液中剩余的求达平衡时溶液中剩余的Ag+的浓的浓度。度。 解解：(1)E(Ag(1)E(Ag+ +/Ag)=/Ag)= E E (Ag(Ag+ +/Ag)+0.0592V/Ag)+0.0592Vc(Agc(Ag+ +)/c)/c =+0.7991V+0.0592V =+0.7991V+
25、0.0592V(0.10)(0.10) =+0.74V =+0.74V E(Zn E(Zn2+2+/Zn)=/Zn)= E E (Zn(Zn2+2+/Zn)+(0.0592V/2)/Zn)+(0.0592V/2)c(Znc(Zn2+2+)/ )/ = =0.7626V +(0.0592V/2)0.7626V +(0.0592V/2)(0.30)(0.30) = =0.78V0.78V E= E(Ag E= E(Ag+ +/Ag) /Ag) E(ZnE(Zn2+2+/Zn)/Zn) =+0.74V =+0.74V( (0.78)V=+1.5V0.78)V=+1.5V(2)(2)K K=z=z E
26、 E (Ag(Ag+ +/Ag) -/Ag) -E E (Zn(Zn2+2+/Zn)/0.0592V/Zn)/0.0592V =20.7991V=20.7991V( (0.7626V)/0.0592V0.7626V)/0.0592V =52.76 =52.76 K K =5.7610=5.76105252 E E = = E E (Ag(Ag+ +/Ag) /Ag) E E (Zn(Zn2+2+/Zn)/Zn) =+0.7991V =+0.7991V( (0.7626V)0.7626V) =+1.5617V =+1.5617V r rGGmm = =zFzF E E = =2964851.56
27、17V2964851.5617V = =3.014103.014102 2 kJmol kJmol-1-1(3)达平衡时 c(Ag+)=x molL-1 2 Ag+ + Zn 2 Ag + Zn2+平衡浓度平衡浓度c/( molLc/( molL-1-1) ) x 0.30+ 1/2(0.100.30+ 1/2(0.10x)x) K= 5.761052= x= 2.510-27 c(Ag+)=2.510-27 molL-117. 17. 已知锰的元素电势图已知锰的元素电势图: :(1) (1) 求求E EA A ( MnO( MnO4 42-2-/MnO/MnO2 2) )和和E EA A (
28、MnO(MnO2 2/Mn /Mn 3+3+) )的值；的值；(2) (2) 指出图中哪些物质能发生歧化反应指出图中哪些物质能发生歧化反应? ?(3) (3) 指出金属指出金属MnMn溶于稀溶于稀HClHCl或或H H2 2SOSO4 4中的产物是中的产物是Mn Mn 2+2+还是还是Mn Mn 3+3+ , ,为什么为什么? ? MnO4- 0.56 MnO42- ? MnO2? Mn3+ 1.5 Mn2+ -1.18 Mn 1.70 1.23 +7+7+6+6+4+4+3+3+2+20 0解：(1)E(MnO42-/MnO2) =3 E(MnO4-/MnO2)E(MnO4-/ MnO42-)/2 =(31.700.56) /2 V =+2.27V E(MnO2/ Mn3+) =2 E(MnO2/ Mn2+)E(Mn3+/ Mn2+)/1 =(21.231.5)V =+1.0V
