无机及分析化学第六章答案

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 （2）MnO－

42中的Mn

（3）Na2O2 中的O （4）H2C2O4·2H2O中的C 解答：(1) Cr：＋6；(2) Mn：＋6； (3) O：－1； (4) C：＋3

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）Cl2＋H2O＝HClO＋HCl （2）Cl2＋H2O2＝2HCl＋O2

（3）Cu＋2H2SO4 (浓)＝CuSO4＋SO2＋2H2O

（4）K2Cr2O7＋6KI＋14HCl＝2CrCl3＋3I2＋7H2O＋8KCl

解答：(1)Cl：from 0 to ＋1 and －1

(2)Cl：from 0 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 0

3. 用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。 （1）Br－

－

－

2＋OH→BrO3＋ Br （2）Zn ＋ClO－

→Zn(OH)－

－

42＋Cl

（3）MnO－

－

－

－

4＋SO32→MnO42＋SO42

(4) H－

2O2＋Cr(OH)4→CrO42-＋H2O

解答：(1) Br－－

2＋12OH＝2BrO3＋6H2O＋10e （ 2e＋Br－

2＝2Br）×5

6Br－

2＋12OH＝2BrO－

－3＋6H2O＋10 Br

(2) Zn ＋4OH－

＝Zn(OH)42－

＋2e

H2O＋ClO－＋2e＝2OH－＋Cl－

Zn ＋H－

2O＋2OH ＋ClO－

＝Zn(OH)－

－42＋Cl

1

（3）(MnO－

4＋e＝MnO－

42)×2

2OH－

＋SO－

32＝H2O＋SO42－

＋2e

2MnO－

－

－4＋2OH＋SO－

－

32＝2MnO42＋H2O＋SO42

(4) (H－

2O2＋2e＝2OH)×3

(4OH－

＋Cr(OH)－

－

4＝CrO42＋4 H2O＋3e)×2

3 H－

－

－

2O2＋2OH＋2Cr(OH)4＝2CrO42＋8 H2O

4. 用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。 (1) S－

＋

－

－

2O82 ＋Mn2→MnO4＋ SO42

(2) PbO2 ＋HCl →PbCl2 ＋Cl2 ＋H2O (3) Cr－

＋

＋

＋

2O72 ＋ Fe2 →Cr3＋ Fe3

(4) I－

2 ＋H2S→I＋S

解答：(1) (S－

－

2O82＋2e ＝2SO42)×5

(4H2O＋Mn2＋

＝MnO－

＋

4＋8H＋ 5e)×2

5 S－

＋

2O82 ＋8H2O＋2 Mn2＝2MnO－

＋

4＋16H＋ 10SO42

－

(2) PbO＋

２＋

2 ＋4H ＋2e＝Pb

＋2H2O

2Cl－

＝Cl2 ＋2e

PbO2 ＋4HCl ＝PbCl2 ＋Cl2 ＋2H2O

(3) Cr－

＋

2O72 ＋14H ＋6e ＝2Cr3＋

＋7H2O

(Fe2＋

＝ Fe3＋

＋e)×6

Cr－

＋

＋

＋2O72 ＋14H＋

＋6 Fe2 ＝2Cr3＋7H2O＋6 Fe3

(4) I2 ＋ 2e＝2I－

H＋

2S＝ S＋2H＋2e

I2 ＋ H－

2S＝2I＋ S ＋ 2H

＋

2

5. Diagram galvanic cells that have the following net reactions. (1) Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu (2) Ni + Pb2+ = Ni2+ + Pb (3) Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag (4) Sn + 2H+ = Sn2+ + H2 解答：

（1）. (－)Fe| Fe2+(c1)‖Cu2+(c2) |Cu（＋） （2）. (－)Ni| Ni2+(c1)‖Pb2+(c2) |Pb（＋） （3）. (－)Cu| Cu2+(c1)‖Ag+(c2) |Ag（＋） （4）. (－)Sn| Sn2+(c1)‖H+(c2) |H2,Pd（＋）

6. 下列物质在一定条件下都可以作为氧化剂：KMnO4 、K2Cr2O7 、CuCl2、FeCl3、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，并写出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：(3)KMnO4 、(5)K2Cr2O7 、(9)CuCl2、(7)FeCl3、(2)H2O2、(8)I2、(6)Br2 、(1)F2、(4)PbO2

在酸性介质中的还原产物依次如下：

Mn2+、Cr3+、Cu、Fe2+、H2O、I、Br、F、Pb2+

－

－

－

7.．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φ? Cl2/Cl＝1.358V； φ? Br2(l)/Br＝1.087V

则电动势E? =φ?(＋)－φ?(－)＝1.358－1.087＝0.271（V）

8. Calculate the potential of a cell based on the following reactions at standard conditions.

(1) 2H2S ＋H2SO3 → 3S ＋3H2O （2）2Br＋2Fe3→Br2 ＋2Fe2

－

＋

＋

－

－

(3)Zn ＋Fe2→Fe＋Zn2

＋

＋

(4)2MnO4＋5H2O2＋6HCl→2MnCl2 ＋2KCl＋8H2O＋5O2 解答：（1）0.308V （2）－0.316V （3）0.323V （4）0.828V

3

－

9. 已知 MnO4＋8H ＋5e ＝ Mn2＋4H2O ??＝1.507V

－

＋

＋

Fe3＋e ＝Fe2 ??＝0.771V

＋

＋

(1)判断下列反应的方向

MnO4＋5Fe2＋8H → Mn2＋4H2O＋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。

(3)当氢离子浓度为10mol·L1，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→ Mn2＋4H2O＋5Fe3

－

＋

＋

＋

＋

正向进行

(2) (－)Pt| Fe3(c1)，Fe2(c2)‖MnO4(c3)，Mn2(c4) | Pt（＋）

＋

＋

－

＋

E? ＝1.507－0.771＝0.736V

(3) E＝[1.507＋(0.0592/5)lg108]－0.771＝1.602－0.771＝0.831V

10. 已知下列电池Zn| Zn2(x mol·L1)‖Ag(0.1 mol·L1)|Ag的电动势E＝1.51V

＋

－

＋

－

求Zn2离子的浓度。

＋

解答：E＝ ?+－ ?-＝(?? Ag+/Ag＋0.0592lgcAg+)－ (?? Zn2+/Zn＋

(0.799＋0.0592lg0.1)－ (－0.763＋∴ c(Zn2)＝0.58 mol·L1

＋

－

0.0592lgcZn2+)＝1.51mol·L 20.0592lgcZn2+)＝1.51mol·L 2

11.当HAc浓度为0.10 mol·L1，p(H2)=100kPa，测得E(HAc/ H2)=-0.17v.求溶液中H+的浓

－

度和HAc的解离常数Ka?

解：由题意得，E（HAc/H2）= E（HAc/H2）+0.059lg[H+]2/p（H2）/p?

=0.059 lg[H+]=-0.17V

－

可得[H+]=1.31×10-3 mol·L1 HAc的解离常数Ka?=（[H+]）2/(c- [H+])=1.74×10-5

12.在标准状况下，MnO2和HCl反应能否制得Cl2？如果改用12 mol·L1的浓盐酸呢（设

－

其他物质仍处于标准态）？

4

解：由题意得，正极反应：MnO2＋2e+4H+→Mn2＋2H2O

＋

负极反应：4HCl(浓)→Cl2＋2Cl-+4H++2e

标准状况下E?= E? MnO2/ Mn2＋－E? Cl2/ Cl-=1.23v-1.358v=-0.128v<0,故此时不能制得Cl2。 改用12 mol·L

－1

的浓盐酸时，

E=[E?MnO2/Mn2＋－0.0592/2lg(1/ [H+]4)]－（E?Cl2/Cl-－0.0592/2lg [H+]4[Cl-]2 =(1.23+0.0592/2×4×1.08)-(1.358-0.0592/2×6×1.08)>0 说明改用12 mol·L

13. 为了测定PbSO4的溶度积，设计了下列原电池

（－） Pb| PbSO4，SO42(1.0 mol·L1)‖Sn2(1.0 mol·L1)|Sn（＋）

－

－

＋

－

－1

的浓盐酸时能制得氢气

在25C时测得电池电动势E?＝0.22V，求PbSO4 溶度积常数Ksp。 解答：∵?正?＝－0.136v 0.22＝－0.136-?负? ∴?负?＝－0.356V ∵[Pb2][SO42]＝Ksp?

＋

＋

∴－0.356＝－0.126＋

0.0592＋

lg[Pb2] 2?0.0592 Ksp ＝0.126＋lg

21 ∴Ksp?＝1.7?10

－8

14．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)| Hg2Cl2(l) | KCl(饱和) ‖Cl-(c )| AgCl(s) |Ag(s)（＋）

解：由题意得：E AgCl(s) |Ag(s)=E Ag+|Ag(s)+0.059lg [AgCl] /[Ag][Cl-1] =0.799-0.059 lg[Cl-1] 查表得E Hg(s)| Hg2Cl2(l) | KCl(饱和) =0.25v

故电池的电动势为E=E+-E-=（0.799-0.059 lg[Cl-1]）-0.25=0.280V 0.059 lg[Cl-1]=0.269 故[Cl-1]=3.63×104 mol·L1

－

5

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