PAGEPAGE3第八章氧化還原反應習題解答1.什么叫金屬的電極電勢？以金屬－金屬離子電極為例說明它是怎么產生的？1.當把金屬插入其鹽溶液中，在金屬與溶液間由于電荷不均等原因而產生了電勢差，這種產生在金屬和它的鹽溶液之間的電勢叫做金屬的電極電勢。當把金屬插入其鹽溶液中，會同時出現兩種相反的過程。一方面金屬晶格中金屬離子受極性水分子的吸引而形成水合離子進入溶液。另一方面金屬表面的自由電子會吸引溶液中的金屬離子使其沉積到金屬表面。這兩個過程可表示如下：當溶解速率與沉積速率相等時，就達到動態平衡。一般地說，在溶解和沉積過程中，由金屬表面進入溶液中的金屬離子總數與從溶液中沉積到金屬表面的金屬離子總數并不相等，這樣在金屬與溶液間就由于電荷不均等而產生了電勢差。2.舉例說明什么是歧化反應？2.在Cl2+H2O=HClO+HCl中：Cl2既是反應的氧化劑，又是還原劑，這種氧化－還原反應叫做歧化反應。3.指出下列化合物中各元素的氧化數：Fe3O4PbO2Na2O2Na2S2O3NCl3NaHKO2KO3N2O4Fe3O4Fe+8/3O-2PbO2Pb+4O-2Na2O2Na+1O-1Na2S2O3Na+1S+2O-2NCl3N+3Cl-1NaHNa+1H-1KO2K+1O-1/2KO3K+1O-1/3N2O4N+4O-24.舉例說明常見電極的類型和符號。4.常見電極共有四種類型：(1)金屬－金屬離子電極金屬置于其金屬離子的鹽溶液中所構成的電極。如Zn(s)|Zn2+(2)氣體－離子電極這類電極的構成需要一個固體導電體，該導電固體與所接觸的氣體和溶液都不起反應，但它有時能催化氣體電極反應的進行。如Pt|H2(g)|H+(3)金屬－金屬難溶鹽或氧化物－陰離子電極表面涂有該金屬的難溶鹽(或氧化物)的金屬浸入與該鹽具有相同陰離子的溶液即構成此類電極。如Ag|AgCl(s)|Cl－(4)“氧化還原”電極將惰性導電材料(鉑或石墨)放于含有同一元素不同氧化數的兩種離子的溶液中即構成此類電極。如Pt|Fe2+，Fe3+5.寫出5種由不同類型電極組成的原電池的符號和對應的氧化還原反應方程式。5.(1)(－)Pt|H2(p)|H+(c1)||Cu2+(c2)|Cu(＋)(2)(－)Pt|H2(p)|H+(c1)||Cl－(c2)|AgCl|Ag(＋)(3)(－)Zn|Zn2+(c1)||Cl－(c2)|AgCl|Ag(＋)(4)(－)Zn|Zn2+(c1)||Fe3+(c2),Fe2+(c3)|Pt(＋)(5)(－)Pt|H2(p)|H+(c1)||Fe3+(c2),Fe2+(c3)|Pt(＋)6.用氧化數法配平下列方程式：(1)4Zn＋10HNO3(極稀)＝4Zn(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O(2)K2Cr2O7＋6KI＋7H2SO4＝Cr2(SO4)3＋4K2SO4＋3I2＋7H2O(3)5Na2C2O4＋2KmnO4＋3H2SO4＝2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋10CO2＋8H2(4)3H2O2＋Cr2(SO4)3＋10KOH＝2K2CrO4＋3K2SO4＋8H2O(5)2Na2S2O3＋I2＝Na2S4O6＋2NaI(6)5K2S2O8＋2MnSO4＋8H2O＝8H2SO4＋2KmnO4＋4K2SO47.用離子-電子法配平下列反應方程式[(1)~(5)為酸性介質，(6)~(10)為堿性介質]。7.(1)IO3－＋5I－＋6H＋＝3I2＋3H2O(2)2Mn2＋＋5NaBiO3＋14H＋＝2MnO4－＋5Bi3＋＋5Na＋＋7H2O(3)2Cr3＋＋3PbO2＋H2O＝CrO72－＋3Pb2＋＋2H＋(4)5C3H8O＋4MnO4－＋12H＋＝5C3H6O2＋4Mn2＋＋11H2O(5)10HClO＋3P4＋18H2O＝10Cl－＋12H3PO4＋10H＋(6)2CrO42－＋3HsnO2－＋H2O＝2CrO2－＋3HsnO3－＋2OH－(7)3H2O2＋2CrO2－＋2OH－＝2CrO42－＋4H2O(8)I2＋H2AsO3－＋4OH－＝AsO43－＋2I－＋3H2O(9)Si＋2OH－＋H2O＝SiO32－＋2H2(10)3Br2＋6OH－＝BrO3－＋5Br－＋3H2O8.根據電極電勢判斷在水溶液中下列各反應的產物，并配平反應方程式。8.(1)2Fe＋3Cl2＝2FeCl3(2)2Fe＋3Br2＝2FeBr3(3)Fe＋I2＝FeI2(4)Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑(5)2FeCl3＋Cu＝2FeCl2＋CuCl2(6)2FeCl3＋2KI＝2FeCl2＋2KCl＋I29.試將下述化學反應設計成電池，并寫出原電池符號。9.(1)Ni2++FeFe2++Ni(－)Fe|Fe2+(c1mol·L－1)||Ni2+(c2mol·L－1)|Ni(＋)(2)H2+Cl22HCl(－)Pt|H2(p1)|H+(c1mol·L－1)||Cl－(c2mol·L－1)|Cl2(p2)|Pt(＋)(3)Ag++BrAgBr(－)Ag|AgBr(s)|Br-(c1mol·L－1)||Ag+(c2mol·L－1)|Ag(＋)(4)AgCl+IAgI+Cl(－)Ag|AgI(s)|I-(c1mol·L－1)||Cl-(c2mol·L－1)|AgCl(s)|Ag(＋)(5)(－)Pt|Fe2＋(c1mol·L－1),Fe3＋(c2mol·L－1)|||Pt(＋)10.已知電極電勢的絕對值是無法測量的，人們只能通過定義某些參比電極的電極電勢來測量被測電極的相對電極電勢。若假設Hg2Cl2＋2e2Hg＋2Cl－電極反應的標準電極電勢為0，則、變為多少？10.查得甘汞電極標準電極電勢為＋0.268V＝0.337－0.268＝0.069V＝－0.7628－0.268＝－1.0308V11.已知NO3－＋3H+＋2eHNO2＋H2O反應的標準電極電勢為0.94V，HNO2的解離常數為Kaθ＝5.1×10－4。試求下列反應在298K時的標準電極電勢。NO3－＋H2O＋2eNO2－＋2OH－(3)將氨水加入CuSO4溶液中，由于形成，使得減小，故電池電動勢增加。(4)將氨水加入AgNO3溶液中，由于形成，使得減小，故電池電動勢降低。15.用能斯特方程計算來說明，使Fe+Cu2+Fe2++Cu的反應逆轉是否有實現的可能性？15.Fe+Cu2+Fe2++Cu反應逆向進行需或實際工作中很難達到,故要使反應逆轉是不可能的。16.在濃度均為0.10mol·L－1的CuSO4和AgNO3混合溶液中加入鐵粉，哪種金屬離子先被還原？當第二種離子開始被還原時，第一種金屬離子在溶液中的濃度為多少？16.由附錄6查得：，故Ag+先被還原出來，當第二種離子開始被還原時，此時有：即解得17.298K時，向1mol·L－1的Ag+溶液中滴加過量的液態汞，充分反應后測得溶液中Hg22+濃度為0.311mol·L－1，反應式為2Ag+＋2HgAg＋Hg22+。已知＝0.7991V，求.17.2Ag+＋2Hg2Ag＋Hg22+平衡時：1－2×0.311=0.3780.311平衡常數由Eθ=Eθ(Ag+/Ag)－Eθ(Hg22+/Hg)得Eθ(Hg22+/Hg)=0.7991V－0.0100V=0.7891V18.實驗室一般用MnO2與濃鹽酸反應制備氯氣，試計算298K時反應進行所需鹽酸的最低濃度。已知＝1.23V，＝1.36V。設Cl2的分壓為100kPa,[Mn2+]=1.0mol.L-1。18.MnO2＋2Cl－＋4H+=Cl2＋Mn2+＋2H2O，要制得氯氣，需設所需鹽酸的最低濃度為x。代入數據得解得mol·L－1。所以常溫下，當鹽酸濃度大于5.4mol·L－1時，MnO2才有可能將Cl－氧化成Cl2。實際上鹽酸濃度常在12mol·L－1左右，并加熱以提高反應速率。19.已知MnO4－＋8H+＋5eMn2+＋4H2OEθ＝1.51VMnO2＋4H+＋2eMn2+＋2H2OEθ＝1.23V求反應MnO4－＋4H+＋3eMnO2＋2H2O的標準電極電勢。19.20.已知＝1.25V，＝0.72V。設計下列三個標準電池：(1)－)TlTl+Tl3+Tl(＋(2)－)TlTl+Tl3+，Tl+Pt(＋(3)－)TlTl3+Tl3+，Tl+Pt(＋(1)寫出每一個電池對應的電池反應式；(2)計算每個電池的標準電動勢Eθ和標準自由能變化△rGmθ。20.(1)三個電池的電池反應完全相同：Tl3+＋2Tl3Tl+(2)三個電池的電極反應不同，則電池的電動勢不同。Eθ(Tl+/Tl)=3Eθ(Tl3+/Tl)－2Eθ(Tl3+/Tl+)=3×0.72V－2×1.25V=－0.34V(1)電池，電子轉移數為3，正極反應：Tl3+＋3e－Tl，負極反應：TlTl+＋e－E1θ=Eθ(Tl3+/Tl)－E°(Tl+/Tl)=0.72V－(－0.34V)=1.06V(2)電池，電子轉移數為2，正極反應：Tl3+＋2e－Tl+，負極反應：TlTl+＋e－E2θ=Eθ(Tl3+/Tl+)－Eθ(Tl+/Tl)=1.25V－(－0.34V)=1.59V(3)電池，電子轉移數為6，正極反應：Tl3+＋2e－Tl+，負極反應：TlTl3+＋3e－E3θ=Eθ(Tl3+/Tl+)－Eθ(Tl3+/Tl)=1.25V－0.72V=0.53V21.已知。(1)已知，求；(2)計算反應的標準平衡常數。21.(1)，(2)正極：負極：22.MnO2可以催化分解H2O2，試從相應的電極電勢加以說明。已知：MnO2＋4H+＋2eMn2+＋2H2OEθ＝1.23VH2O2＋2H+＋2e2H2OEθ＝1.77VO2(g)＋2H+＋2eH2O2Eθ＝0.68V22.(1)MnO2＋4H+＋2e－Mn2+＋2H2OEθ1＝1.23V(2)H2O2＋2H+＋2e－2H2OEθ2＝1.77V(3)O2(g)＋2H+＋2e－H2O2Eθ3＝0.68VEθ1>Eθ3因此首先發生反應：MnO2＋2H+＋H2O2Mn2+＋O2(g)＋2H2O由于Eθ2>Eθ1因此上述反應生成的Mn2+不會穩定存在于H2O2酸性溶液中，發生反應：H2O2＋Mn2+2H+＋MnO2總反應為：2H2O22H2O＋O2(g)。在反應前后MnO2未發生變化，起催化劑作用。23.利用半反應Cu2++2eCu和[Cu(NH3)4]2++2eCu+4NH3的標準電極電勢(－0.065V)，計算配合反應Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+的平衡常數。23.①Cu2++2eCu(正極)②[Cu(NH3)4]2++2eCu+4NH3(負極)由①②組成原電池得：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+24.已知鹽酸、氫溴酸、氫碘酸都是強酸，通過計算說明，298K，標準態下Ag能從哪種酸中置換出氫氣？已知＝0.799V，(AgCl)＝1.8×10－10，(AgBr)＝5.0×10－13，(AgI)＝8.9×10－17。24.Ag在HI中可以置換氫氣。25.已知下列原電池：-)Zn|Zn2+(1.0mol.L-1)‖Cu2+(1.0mol.L-1)|Cu(+①如向左邊半電池中通入過量NH3，使平衡后的游離NH3和[Zn(NH3)4]2+的濃度均為1.0mol.L-1，試求此時左邊電極的電極電勢。②如向右邊半電池中加入過量Na2S，使平衡后的[S2-]=1.0mol.L-1，試求此時右邊電極的電極電勢。③寫出經①和②處理后的原電池的電池符號、電極反應和電池反應。④計算處理后的原電池的電動勢。25.①加入過量的后，建立如下平衡：②加入過量的后建立如下平衡：③原電池符號電極反應為負極：正極：電池反應為：④26.根據溴的元素電勢圖說明，將Cl2通入到1mol·L－1的KBr溶液中，在標準酸溶液中Br－的氧化產物是什么？在標準堿溶液中Br－的氧化產物是什么？26.Cl2＋2e－2Cl－Eθ(Cl2/Cl－)=1.3595V不受溶液pH影響，溴的元素電勢圖為：在氧化還原反應中