《普通化学》中国石油大学华东版作业题解4章氧化还原反应与电化学.ppt
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1、1,氧化还原反应与电化学 3.用离子-电子法配平下列半反应 (1)NO3- NO2-(酸性介质) (2) Br2 BrO3- (碱性介质) (3) H2O2 H2O(酸性介质) (4) H2O2 O2 (碱性介质) (5)CrO42- CrO2- (碱性介质),解:(1)NO3- +2H+2e- = NO2-+H2O (2) Br2+12OH- =2BrO3- +6H2O +10e- (3) H2O2 +2H+2e- =2H2O (4) H2O2 +2OH- = O2 +2H2O +2e- (5)CrO42- +2H2O+3e- = CrO2- +4OH-,2,4.用离子-电子法配平下列反应式
2、: 解:(1) 5) Fe2+= Fe3+ +e + 1) MnO4-+8H+5e=Mn2+4H2O 得: 5Fe2+ +MnO4+8H+ = Mn2+ 5Fe3+ +4H2O (2) 2) Cr3+8OH= CrO42- +4H2O +3e + 3) H2O2 +2e = 2OH 得: 2Cr3+ + 3H2O2 +10OH-= 2CrO42- +8H2O (3) 5) H2O2 = O2+ 2H+ +2e + 2) MnO4-+8H+5e =Mn2+4H2O 得: 2MnO4 + 5 H2O2 +6 H+ = 2Mn2+ 5O2 +8H2O (4) 4) Mg= Mg2+ +2e + 1)
3、 2NO3-+10H+8e =N2O+5H2O 得: 2NO3 + 4Mg + 10H+ =N2O + 4Mg2+ +5H2O,3,5. 将下列氧化还原反应组成原电池,写出原电池符号和两极反应。 (1) Pb+ 2Fe2+ = 2Fe3+ + Pb2+ (2) Ni + Sn4+ = Ni2+ + Sn2+,解: (1) 负极:Pb= Pb2+ +2e- 正极:Fe3+ +e- = Fe2+ 原电池符号: (-) Pb|Pb2+ (c1) | Fe3+(c2) , Fe2+ (c3) | Pt (+) (2) 负极:Ni= Ni2+ +2e- 正极:Sn4+ +2e- = Sn2+ 原电池符号
4、: (-) Ni | Ni2+ (c1) | Sn2+(c2) , Sn4+(c3) | Pt (+),4,6. 写出下列各电池的化学反应式,并计算298.15K时电池的电动势。 (1)(-) Fe|Fe2+ (0.001moldm-3) | Ni2+ (0.1moldm-3) | Ni (+) (2)(-) Pb|Pb2+ (1moldm-3) | Ag+ (1moldm-3) | Ag (+),5,6.解: (1) Fe+ Ni2+ = Fe2+ + Ni += (Ni2+/Ni)+(0.059/2)lg0.1 =-0.23-0.0295=-0.26V -= (Fe2+/ Fe)+(0.0
5、59/2)lg0.001 =-0.4402-0.0885 =-0.53V E= + - - = -0.26-(-0.53)=0.27V (2)Pb+ 2Ag+ = Pb2+ + 2Ag E = + - - = (Ag+/Ag)- (Pb2+/Pb) =0.7996-(-0.1263)=0.9255V,6,7.将下列反应组成原电池 Sn2+ + 2Fe2+ = Sn4+ + 2Fe2+ (1)写出原电池符号。 (2)计算在298.15K标准态时原电池的电动势和反应的吉布斯函数变。 (3)若改变Sn2+浓度,使其c(Sn2+)=1.010-3moldm-3,则原电池的电动势为多少? (4)该原电池
6、在使用若干时间后,电池的电动势和两极的电极电势如何变化?,7,7.解:(1)原电池符号: (-) Pt| Sn2+(c1) , Sn4+(c2) | Fe2+ (c3) , Fe3+(c4) | Pt (+) (2) E=(Fe3+/ Fe2+ ) - (Sn4+ / Sn2+) =0.770-0.15=0.62V G=-nFE=-2964850.62 =-119641 Jmol-1=-119.641 kJmol-1 (3) (-)= (Fe3+/ Fe2+ )+(0.059/2)lg(1/1.0 10-3) =0.15+0.0885=0.238V E= (+)- (-)= 0.770-0.2
7、38=0.532V (4) 使用后: c(Fe3+) , c(Fe2+) , (+) ; c(Sn2+) , c(Sn4+) , (-) ; E减小。 使用若干时间后E减小直至E=0。,8,8.下列电池反应中,当Cu2+浓度为何值时,该原电池的电动势为零? Ni + Cu2+ (x moldm-3 )= Ni2+ (1.0 moldm-3 ) + Cu 9.由镍电极和标准氢电极组成原电池。 若c(Ni2+ )=0.01 moldm-3 时,原电池的电动势为0.288V,其中Ni为负极。试计算镍电极的标准电极电势。,9,8.解: (+)= (Cu2+/Cu )+(0.059/2)lgc(Cu2+
8、) =0.3402+(0.059/2)lgc(Cu2+) (-)= (Ni2+/Ni)=-0.23V 由E= (+)- (-)=0得: (+)= (-),即 0.3402+(0.059/2)lgc(Cu2+) =-0.23 c(Cu2+) =4.69 10-20 moldm-3 9.解: E= (+)- (-)=(H+/ H2 ) - (Ni2+ / Ni) =(Ni2+ / Ni) = (Ni2+ / Ni)-(0.059/2)lg0.01 =0.288 (Ni2+/Ni)= 0.229V,10,10.由两个氢电极H2(1.01325105Pa)|H+ (0.1 moldm-3 ) 和H2(
9、1.01325105Pa)|H+ (x moldm-3 ) 组成原电池,测得该原电池的电动势为0.016V。若电极H2(1.01325105Pa)|H+ (x moldm-3 ) 作为该原电池的正极,问组成该电极的H+浓度为多少? 11.今有一种含有Cl-、Br-、I-三种离子的混合溶液,欲使I-氧化为I2而又不使Br-、Cl-氧化,在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中,选用哪一种能符合上述要求?,11,10.解: E= (+)- (-) =(0.059/2)lgx2/1 - (0.059/2)lg0.12/1 =0.059(lgx + 1) =0.016 lgx=-0.729 即:
10、x=0.19 moldm-3 11.解: 已知:(I2/I-)=+0.535V (Br2/Br-)=+1.065V (Cl2/Cl-)=+1.3583V (Fe3+/Fe )=+0.770V (MnO4-/ Mn2+ )=+1.491V 即:(I2/I-) (Fe3+/Fe )(Br2/Br-) (Cl2/Cl-)(MnO4-/ Mn2+ ) 选择Fe2(SO4)3合适。,12,12.通过实验得到如下现象 (1)在水溶液中,KI能与FeCl3反应生成I2和FeCl2,而KBr则不能与FeCl3反应; (2)溴水能与FeSO4溶液作用生成Fe3+ 和Br-离子,而碘则不能与FeSO4反应。 根据
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