1、第五章第五章 氧化還原反應氧化還原反應作作 業業參參 考考 答答 案案【第【第2題題(P120)】用氧化數法或離子電子法配平下列方用氧化數法或離子電子法配平下列方程式：程式：(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O(7) MnO4-+H2O2+H+Mn2+O2+H2O 【解法一：氧化數法】【解法一：氧化數法】標出被氧化和被還原的元素原子的氧化數標出被氧化和被還原的元素原子的氧化數確定氧化數增加或減少的數值（可采用確定氧化數增加或減少的數值（可采用“線橋線橋”來表示）來表示）乘以相應系數，使增、減氧化數相等乘以相應系數，使增、減氧化數相等(2) K2C

2、r2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O Cr2(SO4)3+3 K2Cr2O7+6+3-20H2S+H2SO4K2SO4 +S氧化數降低氧化數降低 32氧化數升高氧化數升高 233K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O+H2O配平反應前后氧化數未發生變化的原子數。配平反應前后氧化數未發生變化的原子數。 (7) MnO4- + H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O Mn2+ + 5 MnO4- +7+2-10H2O2+ H+ O2 氧化數降低氧化數降低 5氧化數升高氧化數升高 1255+ H2O222標出

3、被氧化和被還原的元素原子的氧化數標出被氧化和被還原的元素原子的氧化數確定氧化數增加或減少的數值（可采用確定氧化數增加或減少的數值（可采用“線橋線橋”來表示）來表示）乘以相應系數，使增、減氧化數相等乘以相應系數，使增、減氧化數相等配平反應前后氧化數未發生變化的原子數。配平反應前后氧化數未發生變化的原子數。 2MnO4- + 5H2O2 + 2Mn2+ + 5O26H+ 8H2O【解法二：離子電子法】【解法二：離子電子法】(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O將反應物和產物以離子形式寫出將反應物和產物以離子形式寫出: Cr2O72- + H2S + H

4、+ Cr3+ + S + H2O 將氧化還原反應分為兩個半反應，一個發生氧將氧化還原反應分為兩個半反應，一個發生氧化反應，另一個發生還原反應：化反應，另一個發生還原反應： H2S S Cr2O72- + H+ Cr3+ + H2O 分別配平兩個半反應：分別配平兩個半反應：H2S - 2e- S + 2H+ Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O 確定兩個半反應得、失電子數的最小公倍數，將確定兩個半反應得、失電子數的最小公倍數，將兩個半反應分別乘以相應系數，使其得、失電子數兩個半反應分別乘以相應系數，使其得、失電子數相等，再將兩個半反應合并為一個配平的氧化還原相等，再

5、將兩個半反應合并為一個配平的氧化還原反應的離子方程式，最后改寫成化學方程式。反應的離子方程式，最后改寫成化學方程式。 Cr2O72- + 3H2S + 8H+ = 2Cr3+ + 3S + 7H2O3H2S - 6e- 3S + 6H+ (2e-3=6e-)Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O (6e-1=6e-) +) K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O (7) MnO4- + H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O 將氧化還原反應分為兩個半反應，一個發生氧將氧化還原反應分為兩個半反應，一個發生氧化反應，另一個發生還

6、原反應：化反應，另一個發生還原反應： H2O2 O2 MnO4- + H+ Mn2+ + H2O 分別配平兩個半反應：分別配平兩個半反應： H2O2 - 2e- O2 + 2H+ MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O 確定兩個半反應的得、失電子數相等，再將兩個確定兩個半反應的得、失電子數相等，再將兩個半反應合并即可。半反應合并即可。 5H2O2 -10e-5O2+10H+ (2e-5=10e-)2MnO4-+16H+10e-2Mn2+8H2O (5e-2=10e-) +) 2MnO4-+5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2+8H2O【第【第14題題(P121

7、)】對照電極電勢表：對照電極電勢表：(1) 選擇一種合適的氧化劑，它能使選擇一種合適的氧化劑，它能使Sn2+變成變成Sn4+，Fe2+變成變成Fe3+，但不能使，但不能使Cl-變成變成Cl2 。(2) 選擇一種合適的還原劑，它能使選擇一種合適的還原劑，它能使Cu2+變成變成Cu，Ag+變成變成Ag，但不能使，但不能使Fe2+變成變成Fe 。【解】【解】查表得查表得P459附錄十四得各電對的電極電勢：附錄十四得各電對的電極電勢：電極電對電極電對Sn4+/Sn2+Fe3+/Fe2+Cl2/Cl-電極電勢電極電勢/V0.1540.7711.36電極電對電極電對Cu2+/CuAg+/AgFe2+/Fe

8、電極電勢電極電勢/V0.3370.799-0.440(1) 所選擇的氧化劑，其相應的電極電勢必須大于所選擇的氧化劑，其相應的電極電勢必須大于Sn4+/Sn2+= 0.154V和和Fe3+/Fe2+ = 0.771V ，但必，但必須小于須小于Cl2/Cl- = 1.36V 。根據。根據P459附錄十四可附錄十四可查得：查得：NO3-/NO2 = 0.80V ，NO3-/HNO2 = 0.94V ，NO3-/NO = 0.96V ， HNO2 / NO= 1.00V ， Br2/Br-= 1.07V，ClO4-/ClO3 = 1.19V ， O2/H2O = 1.229V，MnO2/Mn2+ =

9、1.23V ，等。，等。可見，可見，HNO3、HNO2、Br2、HClO4、O2和和MnO2等等均能使均能使Sn2+變成變成Sn4+，Fe2+變成變成Fe3+，但不能使但不能使Cl-變成變成Cl2 。 (2) 所選擇的還原劑，其相應的電極電勢必須小于所選擇的還原劑，其相應的電極電勢必須小于Cu2+/Cu = 0.337V和和Ag+/Ag = 0.799V ，但必須，但必須大于大于Fe2+/Fe = -0.440V 。根據。根據P459附錄十四可附錄十四可查得：查得： SO42-/H2SO3= 0.17V ， Sn4+/Sn2+= 0.154V ，S/H2S = 0.141V，H+/H2= 0.

10、0000V ， 等。可見，等。可見，H2SO3、Sn2+、H2S和和H2等等均均能使能使Cu2+變成變成Cu，Ag+變成變成Ag，但不能使，但不能使Fe2+變成變成Fe 。【第【第16題題(P121)】利用電極電勢表，計算下列反應在利用電極電勢表，計算下列反應在298K時的時的rG ： (1) Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2， (2) I2 + Sn2+ = 2I- + Sn4+ (3) MnO2 + 4H+ + 2Cl- = Mn2+ + Cl2 + 2H2O【解】【解】查查P459附錄十四得各電對的電極電勢：附錄十四得各電對的電極電勢：電極電對電極電對Sn4+/Sn2+Br

11、2/Br-Cl2/Cl-電極電勢電極電勢/V0.1541.071.36電極電對電極電對I2/I-MnO2/Mn2+電極電勢電極電勢/V0.53451.23(1) Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2 正極反應：正極反應：Cl2 + 2e- = 2Cl- 負極反應：負極反應： 2Br- - 2e- = Br2則原電池的電動勢：則原電池的電動勢：E = Cl2/Cl- Br2/Br- = 1.36- 1.07 = 0.29V rG = - zFE = -296500Cmol-10.29V = -55970J mol-1 = -55.97 kJ mol-1 0(2) I2 + Sn2+ =

12、 2I- + Sn4+ 正極反應：正極反應：I2 + 2e- = 2I- 負極反應：負極反應： Sn4+ - 2e- = Sn4+ 則原電池的電動勢：則原電池的電動勢：E = I2/I- Sn4+/Sn2+ = 0.5345 - 0.154 = 0.3805V rG = - zFE = -296500Cmol-10.3805V = -73437J mol-1 = -73.44 kJ mol-1 0【第【第19題題(P122)】過量的鐵屑置于過量的鐵屑置于0.050molL-1Cd2+溶液中，平衡后溶液中，平衡后Cd2+的濃度是多少的濃度是多少?【解】【解】 P459附錄十四得：附錄十四得：Fe

13、2+/Fe= -0.440V， Cd2+/Cd = -0.403V根據題意，該氧化還原反應為：根據題意，該氧化還原反應為： Cd2+ + Fe Cd + Fe2+其正極反應為：其正極反應為：Cd2+ + 2e- Cd 負極反應為：負極反應為：Fe - 2e- Fe2+則原電池的電動勢：則原電池的電動勢：E = Cd2+/Cd - Fe2+/Fe = -0.403V (-0.440V) = 0.037 VlgK = zE /0.0592 = 2 0.037 / 0.0592 = 1.25K = 17.783Cd2+ + Fe Cd + Fe2+初始濃度初始濃度/molL-1 0.050 0平衡平

14、衡濃度濃度/molL-1 0.050-x xK =Fe2+Cd2+=x0.050-x= 17.783解之得：解之得：x = 4.7310-2 molL-1 則：平衡后則：平衡后Cd2+的濃度為的濃度為 0.050- 4.7310-2 = 2.710-3 molL-1 【第【第21題題(P122)】如果下列原電池的電動勢為如果下列原電池的電動勢為0.500V (298K)：Pt, H2(100kPa) | H+(? molL-1) Cu2+(1.0 molL-1) | Cu則溶液的則溶液的 H+濃度應是多少濃度應是多少?【解】【解】 P459附錄十四得：附錄十四得：Cu2+/Cu= 0.337

15、V， H+/H2 = 0.0000V根據題意，該原電池的電動勢：根據題意，該原電池的電動勢：E = Cu2+/Cu - H+/H2 = 0.337V -H+/H2 = 0.500 V則：則：H+/H2 = - 0.163 V 對于電極反應對于電極反應2H+ + 2 e- H2，根據能斯，根據能斯特方程有：特方程有：H+/H2 = H+/H2 -0.05922lgpH2/pc2H+= 0.0000 -0.05922lg1c2H+= - 0.163 V解之得：解之得： cH+ = 1.7610-3 molL-1 即：溶液的即：溶液的 H+濃度應是濃度應是1.7610-3 molL-1 。【第【第2

16、3題題(P122)】已知已知Ag+/Ag=0.799 V，Ksp(AgBr) = 7.710-13。求下列電極反應的。求下列電極反應的： AgBr + e- Ag + Br -AgBr Ag+ +Br - ，Ksp= Ag+Br - = 7.710-13【解】【解】當當Br - = 1.0molL-1時時而而Ag+ + e- Ag Ag+/Ag0.799V AgBr/Ag = Ag+/Ag - 0.0592lg(1/Ksp) = 0.799 - 0.0592lg(7.710-13)-1 = 0.082 VAg+=Ksp/Br -=Ksp相當于非標準狀態時相當于非標準狀態時的的Ag+/Ag，此時

17、，此時cAg+與與cBr 有關。有關。【第【第24題題(P122)】某根據電極電勢解釋下列現象：某根據電極電勢解釋下列現象：(1) 金屬鐵能置換金屬鐵能置換Cu2+，而，而Fe3+溶液又能溶解銅。溶液又能溶解銅。(2) H2S溶液久置會變混濁。溶液久置會變混濁。(3) H2O2溶液不穩定，易分解。溶液不穩定，易分解。(4) 分別用分別用NaNO3溶液和稀溶液和稀H2SO4溶液均不能把溶液均不能把Fe2+氧化，但兩者混合后就可將氧化，但兩者混合后就可將Fe2+氧化。氧化。(5) Ag不能置換不能置換1 molL-1 HCl中的氫，但可置換中的氫，但可置換1 molL-1 HI中的氫。中的氫。【解

18、釋】【解釋】根據根據對角線關系對角線關系，將各標準電極電勢，將各標準電極電勢按按由小到大排列后，電勢表左下方的物質能和右上方由小到大排列后，電勢表左下方的物質能和右上方的物質發生反應。的物質發生反應。(1) 金屬鐵能置換金屬鐵能置換Cu2+，而，而Fe3+溶液又能溶解銅。溶液又能溶解銅。反應方向：反應方向：Cu2+ +FeCu+Fe2+ (金屬鐵置換金屬鐵置換Cu2+) 2Fe3+ +Cu2Fe2+ +Cu2+ (Fe3+溶液溶解銅溶液溶解銅)Fe2+ + 2e- - Fe Fe2+/ /Fe= - 0.440V Cu2+ + 2e- - Cu Cu2+/ /Cu= 0.337VFe3+ +

19、e- - Fe2+ Fe3+ / /Fe2+ = 0.771V【解釋】【解釋】根據根據對角線關系對角線關系，將各標準電極電勢，將各標準電極電勢按按由小到大排列后，電勢表左下方的物質能和右上方由小到大排列后，電勢表左下方的物質能和右上方的物質發生反應。的物質發生反應。(2) H2S溶液久置會變混濁。溶液久置會變混濁。S+2H+2e- - H2S S/ /H2S= 0.141V O2+4H+4e- - 2H2O O2/ /H2O = 1.229V反應方向：反應方向：O2+ 2H2S 2H2O + 2S（白色沉淀）（白色沉淀） 因此，因此，H2S溶液久置會被空氣中的溶液久置會被空氣中的O2所氧化，生所氧化，生成白色的成白色的S沉淀而變混濁。沉淀而變混濁。(3) H2O2溶液不穩定，易分解。溶液不穩定，易分解。【解釋】【解釋】氧元素的電勢圖（氧元素的電勢圖（酸性溶液酸性溶液）如下：）如下： 1.229O2H2O2H2O0.682 1.77 由氧元素電勢