无机化学第六章答案
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第六章氧化还原平衡及氧化还原滴定法习题1.下列物质中元素的氧化数。
(1)CrO 42-中的Cr( 3) Na2O2 中的O2-2)MnO 42-中的Mn (4) H2C2O4 • 2H2O 中的C解答:(1) Cr:+6;(2) Mn:+6; 2.下列反应中,哪些元素的氧化数发生了变化?并标出氧化数的变化情况。
(1) CI2 + 出0 = HClO + HCI(2) Cl 2 + H 2。
2= 2HCI+。
2(3) Cu + 2H2SO4 (浓)=CuSO4 + SO? + 2H2O(4) K262O7+ 6KI + 14HCI = 2CrCI 3 + 312+ 7H2O + 8KCI 解答:(1)CI :from 0 to +1 and -1(2)CI :from0 to-1 ;O:from - 1 to 0(3)Cu :from 0 to + 2;S:from + 6 to +4(4)Cr:from +6 to + 3;I :from -1 to 03. 用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。
(3) O:-1;(4) C:+3(40H 一+ Cr(OH) 4一= CrO q2一+ 4 H?。
+ 3e) X 23 H 2O2+ 2OH + 2Cr(OH)4 = 2CrO 42+ 8 H 204. 用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。
2-2+-2 -(1) S2O8 + Mn “ MnO 4 + S°4(2) PbO 2 + HCl “ PbCD + CI2 + H 2O(3) C「2O72「+ Fe2+f Cr3+ + Fe3+(4) I 2 + H 2S f I + S解答:(1) (S2O82—+ 2e = 2SO42「)X 5(4H2O +Mn 2+= MnO 4「+ 8H ++ 5e) X 25 S2O82一+ 8H2O+ 2 Mn 2+ = 2MnO 4一+ 16H ++ 1OSO42一+ 2 +(2) PbO 2 + 4H + 2e= Pb + 2出02CI -= CI2+2ePbO2 +4HCI = PbCI2 +CI2 +2H2O2-+3+(3) Cr2O72+14H +6e =2Cr3+7H2O(Fe2+= Fe3++e)X 6Cr2O72-+14H++6 Fe2+ =2Cr3++7H2O+6 Fe3+(4) I2+2e= 2IH2S= S+2H ++2eI2+H2S= 2I +S +2H5. Diagram gaIvanic ceIIs that have the foIIowing net reactions.2+ 2+ 2+ 2+(1) Fe + Cu 2+ = Fe2+ + Cu (2) Ni + Pb 2+ = Ni2+ + Pb+ 2+ + 2+(3) Cu + 2Ag + = Cu2+ + 2Ag (4) Sn + 2H + = Sn2+ + H2解答:2+ 2+(1). (—)Fe| Fe(c“ || Cu (C2) |Cu ( + )2+ 2+(2). (—)Ni| Ni (c1) || Pb (C2) |Pb ( + )(3). (—)Cu| Cu2+(c1)|| Ag+(C2)|Ag ( + )(4). (—)Sn| Sn2+(c1)| H+(c2) |H2,Pt(+)6. 下列物质在一定条件下都可以作为氧化剂:KMnO 4 、K2Cr2O7 、CuCI2、FeCI3、H2O2、I2、Br2 、F2、PbO2试根据标准电极电势的数据,把它们按氧化能力的大小排列成顺序,并写岀它们在酸性介质中的还原产物。
解答:氧化能力由大到小排列如下:解答:⑴F2、⑵H2O2、(3)KMnO 4、(4)PbO 2、(5)心6207、(6)Br 2、(7)FeCI 3、(8)b、(9)CuCI 2在酸性介质中的还原产物依次如下:F「、H2O、Mn2+、Pb2+、Cr3+、Br「、Fe2+、「、Cu7.. Calculate the potential of a cell made with a standard bromine electrode as the anode and a standard chlorine electrode as the cathode.解答:已知 $ (Cl2/C「)= 1.358V ; $ (Br2(l)/Br「)= 1.087V则电动势E = $ (+ ) — $ (-) = 1.358 — 1.087 = 0.271 ( V)8. Calculate the pote ntial of a cell based on the follow ing reacti ons at sta ndard con diti ons.(1) 2H 2S + H2SO3 T 3S + 3H2O (2) 2Br— + 2Fe3+^ Br? + 2Fe2+2+ 2 +⑶Zn + Fe T Fe+ Zn(4) 2MnO 4— + 5HQ2+ 6HCl T2MnCl 2+ 2KCl + 8H 2O + 5O2解答:(1) 0.308V ( 2)—0.316V ( 3) 0.323V (4) 0.828V— + 2+9. 已知MnO 4 + 8H + 5e = Mn + 4出0 : = 1.507VFe3+ + e = Fe2 +: = 0.771V(1) 判断下列反应的方向MnO4— + 5Fe2++ 8H +T Mn2+ + 4出0 + 5Fe3+(2) 将这两个半电池组成原电池,用电池符号表示该原电池的组成,标明电池的正、负极,并计算其标准电动势。
⑶当氢离子浓度为10mol • L —1,其它各离子浓度均为1mol • L —1时,计算该电池的电动势。
解答:(1) MnO4— + 5Fe2+ + 8H +T Mn2+ + 4H20+ 5Fe3+正向进行2 + 3+ 11 —2+⑵(一)Pt| Fe (C1), Fe (C2) || MnO4(c3), Mn ©) | Pt ( + )E = 1.507 —0.771= 0.736V8(3) E = [1.507 + (0.0592/5)lg10 ] —0.771 = 1.602 —0.771 = 0.831V_ _____ 2+ 一1 + 一110. 已知下列电池Zn| Zn (x mol • L ) || Ag (0.1 mol • L )|Ag 的电动势E = 1.51V求Zn2+离子的浓度。
0.0592解答:E = + 一 .-= (. Ag+/Ag + 0.0592lg c Ag+ ) —(, Zn2+/Zn+ lgc Zn2+)= 1.51mol • L20.0592(0.799 + 0.0592lg0.1) —(—0.763 + lgc Zn2+)= 1.51mol • L22 + —1c(Zn ) = 0.58 mol • L11. 当HAc浓度为0.10 mol • L「1, P(H2)=100kPa,测得:(HAc/ H 2)=-0.17v.求溶液中H +的浓度和HAc的解离常数K a 解:由题意得,:(HAc/H 2)= : (H+/H 2)+(0.059/2)lg[H +]2/p (H2)/p+=0.059 lg[H ]=-0.17V+ -3 —1可得[H ]=1.3 1X 10 mol • LHAc 的解离常数K a = [H ] /(c- [H ]) =1.74 X 10-12. 在标准状态下,MnO2和HCl反应能否制得Cl2?如果改用12 mol • L —1的浓盐酸呢(设其他物质仍处于标准态)?解:由题意得,正极反应:MnO2 + 2e+4H+ Mn 2十+ 2出0负极反应:4HCl(浓Cl2 + 2Cl-+4H ++2e标准状况下 E = E ( MnO2/ Mn 2+) —E (CD/ Cl-) =1.23v-1.358v=-0.128v<0,故此时不能制得Cl?改用12 mol • L—1的浓盐酸时,E=[E ( MnO2/ Mn2+) — ( 0.0592/2) lg(1/ [H +]4)] —[E ( Cl2/ Cl-) — ( 0.0592/2 ) lg [H+]4[C门 j =(1.23+0.0592 4X 1.08/2)-(1.358-0.0592 6X W8/2)>0说明改用12 mol • L —1的浓盐酸时能制得氢气13. 为了测定PbSO4的溶度积,设计了下列原电池2 —一1 2+ —1(—) Pb| PbSO4| SO42 (1.0 mol • L ) || Sn2 (1.0 mol • L )|Sn ( + )在25C时测得电池电动势 E = 0.22V,求PbSO4溶度积常数K sp。
解答::正=一0.136v 0.22 = —0.136-:负.•.:负=—0.356V•/ [Pb2 ][SO42] = K sp0.0592 2+•••—0.356 = —0.126 + lg[Pb ]20.0592 K jp =0.126 + lg -2 1—8••• K sp= 1.7 1014 •利用下述电池可以测定溶液中Cl"的浓度,当用这种方法测定某地下水Cl-含量时,测得电池的电动势为0.280v,求某地下水中Cl-的含量(—)Hg(s)| Hg 2Cb(l) | KCl(饱和)II Cl -(c )| AgCl(s) |Ag(s) ( + )解:由题意得:E[AgCl(s) /Ag(s)] = E [AgCl(s) /Ag(s)]+0.059lg1/[Cl 〕= 0.799-0.059 lg[Cl -] 查表得E[Hg(s)/ Hg 2Cb(l) / KCl(饱和)]=0.25v故电池的电动势为 E = E +-E - = ( 0.222-0.059 lg[Cl -]) -0.25 = 0.280V• E = 0.118416 •下列三个反应:(1) A + B + = A + + B (2) A + B 2+= A 2+ + B0.059 lg[CI -] = -0.308故[C 门=6.02 W 6 mol J 115.根据标准电极电势计算298K 时下列电池的电动势及电池反应的平衡常数2+ -1 N2+-1(1) (—) Pb(s)| Pb (0.1 mol - L ) || Cu (0.5 mol - L )|Cu(s) ( + )2+— 1 ||+—1 5(2) ( —) Sn(s)| Sn (0.05 mol - L ) || H (1.0 mol - L )|H 2(10 Pa),Pt(s) ( + )⑶(—)Pt , H 2(10 Pa)|H (1 mol - L ) | Sn (0.5 mol - L ), Sn (0.1 mol - L )|Pt( + )5+一 1+一 15⑷(一)Pt , H 2(10 Pa)|H (0.01 mol - L ) || H (1.0 mol - L )|H 2(10 Pa), Pt (+ )0 0592解答:(1)负=—0.126 +lg0.1 =— 0.1562 0.0592 >=0.337 +lg0.5 = 0.3282E = 0.337 + 0.126 = 0.4632 汉 0.46315lgK = 二 K = 4.38 X 100.0592(2) >= 00.0592负=—0.136 +2lg0.05 = 0.175••• E = 0.175K = 3.93 X 104(3) 负=00.05920.0592正=0.151 +2lg0.1• E = 0.172lgK =2 0.151K= 1.26 X 1050.0592⑷:正= 00.0592 厂1g(0.01)2 1=—0.1184(3) A + B3+= A3+ + B的平衡常数值相同,判断下述那一种说法正确?⑻反应(1)的值:最大而反应(3)的值:最小;(b)反应(3)的:值最大;(C)不明确A和B性质的条件下无法比较:值的大小;(d)三个反应的:值相同。