北师大《无机化学》第四版习题答案11

1 第十一章 电化学基础 11氧化数法配平下列方程式 （ 1） 2） 3F+C+ 4+ 3） 2O （ 4） 3+ 3+ + 5） a s 解：（ 1） 4= 3 2） 43F+30C+18= 180 3） 3= 3 4） 7=3+3 3+ +7 5） 2 = 21下列水溶液化学反应的方程式先改为离子方程式，然后分解为两个半反应式： （ 1） 22 2 （ 2） 3） 3 4） 20 5+2 8 5） 3 4 + 3 7： (1) 离子式： 22 2 H +22 22 H （ 2） 离子式： H+ + 2 22H+ + 2 3） 离子式： 3 +5 22 2 10 2+6 4） 离子式： 8 H+ =5 + 4 H+ = + 4 （ 5 离子式： +3 H+ = 237 + 64H+ = 2 7 2 H 11用半反应法（离子 平下列方程式 （ 1） 2S+ + 2） 2酸性溶液） （ 3） n（ 42- （ 4） 4-+ 5） + ：（ 1） 3 4+7S （ 2） H =24 3） +3 42- 2 （ 4） 2H)4 +3 +8 5） 6H+=321下列反应设计成原电池，用标准电极电势判断标准态下电池的正极和负极，电子传递的方向 ，正极和负极的电极反应，电池的电动势，写出电池符号 . (1) 2= +22) 2+ 3(3) 2H+ = + 4) + 25) 3 6 5 31出下列各对半反应组成的原电池的电池反应、电池符号，并计算标准电动势。 （ 1） + 2 22) + 2 23) + 2 2H+ + 2 4) + 2 2H+ + 2 5) 2 4 4 ; 2 2 + 2 11标准电极电势举例来说明以下说法并非一般规律： 元素的氧化态越高，氧化性就越强。元素的氧化态越低还原性就越强。氧化剂得 到电子越多（氧化态降得越低）氧化性越强。还原剂失去电子越多（氧化态升得越高）还原性越强。（提示：考察氮的氧化物和含氧酸之类的价态变化丰富的半反应）。 11过计算说明，对于 半反应 H+（ 104） + 1/2 H2(g, 半反应 2H+（ 104） + 2 H2(g,11 8 氧化还原滴定的指示剂在滴定终点时因与滴定操作溶液发生氧化还原反应而变色。为选择用重铬酸钾滴定亚铁溶液的指示剂，请计算出达到滴 定终点（ = = 的电极电势，由此估算指示剂的标准电极电势应当多大。 解： 对于 当 = =， （ = ( +g / = 0= 反应平衡时， （ = （ -/ =1能斯特方程计算来说明，使 = + 反应逆转是否有现实的可能性？ 解： (使反应逆转，就要使 (由能斯特方程得 026 11能斯特方程计算与二氧化锰反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度 解：设与二氧化锰反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度是 X， 因： 反应方程式为 ： 3 半反应为 ： H+22） （负） 要使反应顺利进行，须 （ =（ （ =（ =以任意状况 （ = +4 （ = +4 = 解得： x=：与二氧化锰反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度是 11能斯特方程计算电对 H 33 ， 2， 4， 6， 8， 9 时的电极电势，用计算结果绘制 用该图判断反应 H 3H+= 2+2不同酸度下的反应方向。 解： 半反应为： H+232O （正） ） 由能斯特方程得： = =（ 3-（ n） m ,则 (3 (3+=+= 若 , 则 (3 (3 +=+= , 则 (3v +=+= , 则 (3v +=+= 若 , 则 (3v +=+= 若 , 则 (3v +=+= 若 + -，反应处于平衡， 又因为 （ -） = 所以此反应逆转的最低 +=（ -） 即 +（ 3（ -） 所以 以 ，反应向左进行，即 (-) (3 反应向右进行，即 (3 (-) 11利用半反应 2H +2e 标准电极电势和醋酸的电离常数计算半反应的标准电极电势 。 2e 2： (H+/=0, = 104 对于 2e 2， （ = (H+/+ +2 = 10= 11用半反应 2 42+2 标准电极电势 （ ）计算配合反应 4 42+的平衡常数。 解：以半反应 2正极， 42+2 总反应 4 42+ 即： n n=2 1013 11用半反应 溶度积计算半反应 解：要求半反应 须 能斯特方程式修正项的 =10l (= ( = ( g+ =10 =1用水的离子积计算碱性溶液中的半反应 2 解： 方法一： 要求半反应 2须 2H +2e 能斯特方程式修正项的 H =10 ( ( H / = (H / +2 = 法二： 由 （ 2） = （ H+/+（ 1/2） ） （ 1） H+ K=H+0以（ 1）式 （ 2） = （ H+/+（ 1/2） H+2 所以 （ 2） =0+（ 1/2） 0 4 答 半反应 22+21用附表电极电势标准设计一个原电池推导 电离常数。 解：把 S/ S/即： s+2H +2e = （ +） s+2e = （ -） 5 反应： 2H + 2S E 可解： 1020 =1/ 101用 2 H 的 K=1014 和 溶度 标准电极电势求 2 H +4e 4标准电极电势。 解： 要求半反应 2 H +4e 4标准电极电势， 只须 能斯特方程式修正项的 2= 又 2 H 的 K= H 2/ （ g） = ( = ( g )1035(12 10/ v = ： K=H+2/1014 （ = 1 1 =（ +（ 1/4） H+24 = 1/4） 1014 =1014 = 11标准自由能计算 g） +22 标准电极电势。 解：我们可以想象把欲求电极电势的半电池与标准电极连接成原电池 如： H +2 +0+0+2 2 且 ( 已知： 2 =( n=2 ， = ( 1 2 标准电极电势计算 标准电极电势。 解： + 得： 2 3=（ 1 + 2） / 2= 3= ， 代入可解得： 1 1 H +3 准电极电势以及水的离子积求 准电极电势。 解： H +2 + 得 H +3 6 已知： 3=（ 1 + 2） /且 2= 3= ， ， 3 代入 可解得： 1 求 半 反 应 ： 标 准 电 极 电 势 ， H +2 能斯特方程式修正项的 H =10 = ( = + 4 = 1出以 融盐为电解质的氢氧燃料电池的电极反应和电池反应。（注：在该电解质中不存在游离的 为使电解质溶液的组成保持稳定，需在空气中添加一种物质，这种物质是电池 放出的反应产物）。 11性银锌可充电干电池的氧化剂为 解质为 溶液，试写出它的电极反应和电池反应。 11什么检测铅蓄电池电解质硫酸的浓度可以确定蓄电池充电是否充足？铅蓄电池充电为什么会放出气体？是什么气体？ 11合作用发生的总反应是： 6g） +6l) g)+6O2(g) 在 25C 下反应的 假设反应的产物可以设计成一个原电池， 在电极上氧气和葡萄糖分别被还原和氧化成水和二氧化碳。这样，我们可以通过光合反应的正逆两个反应把光能转化为电能了。 （ 1）求原电池的电动势。 （ 2）为使上列光合反应发生需要多少摩 500 光子？ (3) 用一个边长 10m 的充满绿藻的正方形游泳池里发生的光合作用的产物来发电，平均 1面积可产生 1流，求电池产生电流的功率。 解：（ 1） 182) 870 103/24 96485V=2)一个 光子的能量 =103 108/500 10 10子的能量 101023 n 287012 3） I 1 106 03A P 103A 103W 11置空气中的银器会变黑，经分析证实，黑色物质是 过计算说明，考虑热力学趋势，以下哪个反应的可能性更大？ 1/2 11铁电池是正在研制中的可充电干电池 起，其设计图如图 11示：负极材料是化产物是 H)2,正极材料是 溶盐 )，还原产物是 H)3,电解质溶液是 溶液，写出电池反应和电极反应。附图的电池放电曲线说明该电池与通常的碱性电池相比有什么优点？ 7 11释如下现象： （！）镀锡的铁，铁先腐蚀，镀锌的铁，锌先腐蚀。 解：镀锡的铁 ,组成了原电池 ,铁做负极被腐蚀 ; 镀锌的铁 ,锌做负极被腐蚀。 （ 2）锂的电离势和升华热都比钠大，为 什么锂的电极电势比钠更小（在金属活动顺序表中更远离氢）？ 解：电极电势的大小主要与离子势、升华热和水化热有关，锂的电极电势比钠低的原因主要是由于两金属的水化热相差很大 （ 3） 铜和锌在元素周期系里是邻居，然而它们在金属活动顺序中的位置却相去甚远，试通过波恩 哈伯循环分析铜和锌的电极电势相差这么大主要是由什么能量项决定的。 解： 铜的汽化热比锌大，使铜的活性比锌差很多，这主要是由于两金属汽化热相差较大的缘故。 （ 4）有人说，燃料电池是“一种通过燃烧反应使化学能直接转化为电能的装置”。这种说法正确吗？说明理 由。燃料电池的理论效率有可能超过 100吗？燃料电池的工作温度与燃料电池的理论效率呈什么关系？ 解： 燃烧电池的理论效率有可能超过 100%，当反应为 S 增大反应时，理论效率就将超过100%，而且在此条件下，温度越高理论效率也将越高。 （ 5）铁能置换铜而三氯化铁能溶解铜。 解： 铁能置换铜以及 溶解铜都是由于其对应的电对的电极电势决定的。 （ 6） H)42-的碱性溶液能把铜转化为 H)42 解： 这是 由电极电势决定的。 （ 7）将 液滴入 性溶液得到 淀。 解：这是由电极电势决定的。 （ 8） 水溶液中会歧化