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第六章习题第六章1求下列物质中元素的氧化值。 (1)CrO42-中的Cr (2)MnO42-中的Mn(3)Na2O2 中的O (4)H2C2O42H2O中的C解：(1)Cr：+6；(2)Mn：+6； (3)O：-1； (4)C：+32下列反应中，哪些元素的氧化值发生了变化？并标出氧化值的变化情况。(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： (1)Cl：从 0 +1和-1；(2)Cl：从 0 -1；O：从 -1 0；(3)Cu：从 0 +2；S：从 +6 +4；(4)Cr： 从+6 +3； I：从 -1 0。3用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。(1)Br2 + OH- BrO3- + Br-(2)Zn + ClO- Zn(OH)42- + Cl-(3)MnO4- + SO32- MnO42- + SO42-(4)H2O2 + Cr(OH)4- CrO42- + H2O解：(1) Br2+12OH-=2BrO3-+6H2O+10e-( 2e- + Br2 = 2Br-) 56Br2 + 12OH- = 2BrO3- + 6H2O +10 Br-(2) Zn + 4OH- = Zn(OH)42- + 2e-H2O + ClO- + 2e- = 2OH- + Cl-Zn + H2O + 2OH- + ClO- = Zn(OH)42- + Cl-(3) (MnO4- + e- = MnO42-) 22OH- + SO32- = H2O + SO42- + 2e-2MnO4- + 2OH- + SO32- = 2MnO42- + H2O + SO42-(4) (H2O2 + 2e- = 2OH-) 3(4OH- + Cr(OH)4- = CrO42- + 4H2O + 3e-) 23H2O2 + 2OH- + 2Cr(OH)4- = 2CrO42- + 8H2O4用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。(1) S2O82- + Mn2+ MnO4- + SO42-(2) PbO2 + HCl PbCl2 + Cl2 + H2O(3) Cr2O72- + Fe2+ Cr3+ + Fe3+(4) I2 + H2S I- + S解： (1) (S2O82- + 2e- = 2SO42-) 5(4H2O + Mn2+ = MnO4- + 8H+ + 5e-) 25S2O82- + 8H2O + 2Mn2+ = 2MnO4- + 16H+ + 10SO42-(2) PbO2 + 4H+ + 2e-= Pb2+ + 2H2O2Cl-=Cl2 +2e-PbO2 + 4HCl = PbCl2 + Cl2 + 2H2O(3) Cr2O72- +14H+ + 6e- = 2Cr3+ + 7H2O(Fe2+ = Fe3+e-) 6Cr2O72- + 14H+ + 6Fe2+ = 2Cr3+ + 7H2O + 6 Fe3+(4) I2 + 2e- = 2I-H2S = S + 2H+ + 2e-I2 + H2S = 2I- + S + 2H+5Diagram 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：(1) (-) Fe | Fe2+Cu2+ | Cu(+)(2) (-)Ni | Ni2+Pb2+ | Pb(+)(3) (-)Cu| Cu2+Ag+ |Ag(+)(4) (-)Sn| Sn2+H+ |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顺序排列，并写出它们在酸性介质中的还原产物。解：氧化能力由大到小排列如下：F2 H2O2 KMnO4 PbO2 K2Cr2O7 Br2 FeCl3 I2 CuCl2在酸性介质中的还原产物依次为：F-, H2O, Mn2+, Pb2+, Cr3+, Br-, Fe2+, I-, Cu7Calculate the potential of a cell made with a standard bromine electrode as the anode and a standard chlorine electrode as the cathode.Solution: Ey(Cl2/Cl-)=1.358V, Ey(Br2(l)/Br-) =1.065Vthe potential of a cell: Ey = Ey(+) - Ey(-)=1.358V-1.065V=0.293V8. 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+6HCl2MnCl2 +2KCl+8H2O+5O2Solution: (1)0.308V; (2)-0.316V; (3)0.323V;(4)0.828V.9已知 MnO4-+8H+ +5e = Mn2+4H2O Ey=1.51VFe3+e =Fe2+ Ey=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10molL-1，其它各离子浓度均为1molL-1时，计算该电池的电动势。解：(1) MnO4-+5Fe2+8H+ Mn2+4H2O+5Fe3+Ey+ Ey- 反应正向进行(2) (-)Pt| Fe3+(c1), Fe2+(c2)MnO4-(c3), Mn2+(c4) | Pt（+）Ey =1.51- 0.771= 0.739V(3) E = E+- E- = Ey+ + - Ey-= 1.51V + - 0.771V = 0.83V10已知 Hg2Cl2(s)+2e-=2Hg(l)+2Cl- Ey =0.28V Hg22+2e-=2Hg(l) Ey =0.80V求Kysp(Hg2Cl2)。 (提示： Hg2Cl2(s) Hg22+2Cl-)解： Hg2Cl2(s) +2e-=2Hg(l)+2Cl- Ey = 0.28V Hg22+2e-=2Hg(l) Ey = 0.80V将上述两电极反应组成原电池：(-)Pt|Hg(l)|Hg2Cl2(s)|Cl-Hg22+|Hg(l)|Pt(+)电池反应为： Hg22+2Cl-= Hg2Cl2(s) Ey = 0.80V -0.28V = 0.52Vy反应的平衡常数 lgKy = = 17.57 Ky =1017.56Kysp(Hg2Cl2) = 1/Ky = 1/1017.56 = 2.810-1811已知下列电池 Zn| Zn2+(x molL-1)Ag+(0.10 molL-1)|Ag的电动势E =1.51V，求Zn2+离子的浓度。解： E = E+- E- = 1.51VEy(Ag+/Ag) + 0.0592Vlgc(Ag+) -Ey( Zn2+/Zn) +Vlgc(Zn2+) =1.51V0.799V+0.0592Vlg0.10 - -0.763V +Vlgc(Zn2+) =1.51Vc(Zn2+) = 0.57(molL-1)12为了测定的溶度积，设计了下列原电池(-)Pb| PbSO4| SO42-(1.0 molL-1)Sn2+(1.0 molL-1)|Sn(+)在25C时测得电池电动势Ey = 0.22V，求PbSO4溶度积常数Kysp。解：查表 Ey( Sn2+/Sn) = -0.136V Ey(Pb2+/ Pb) = -0.126VEy = Ey+ - Ey- 0.22V = -0.136 - Ey- Ey- = Ey( PbSO4/ Pb)= -0.356VEy(PbSO4/ Pb)= E(Pb2+/ Pb) = Ey(Pb2+/ Pb) + -0.356V = -0.126V +lgc(Pb2+)-0.356V = -0.126V +lg Kysp(PbSO4)/c(SO42-) lgKysp(PbSO4) = -7.77 Kysp = 1.710-813计算298K时下列电池的电动势及电池反应的平衡常数。(1) (-) Pb | Pb2+(0.1 molL-1)Cu2+(0.5 molL-1)|Cu(+)(2) (-) Sn | Sn2+(0.05 molL-1)H+(1.0 molL-1)|H2(105Pa) |Pt(+)(3) (-) Pt | H2(105Pa)|H+(1molL-1)Sn4+(0.5 molL-1), Sn2+(0.1 molL-1 )|Pt(+)(4) (-) Pt | H2(105Pa)|H+(0.01 molL-1)H+(1.0 molL-1)|H2(105Pa) | Pt(+)解：(1) E+ = 0.337V +Vlg0.5 =0.33VE- = -0.126V +Vlg0.1 = -0.16VE = E+ - E- = 0.33V -(-0.16V) = 0.49Vy lgKy= 15.64 Ky = 4.381015(2) E+ = Ey(H+/H2) = 0 E- = -0.136V + Vlg0.05 = -0.17VE = E+ - E- = 0.17Vy lgKy= Ky=3.9104 (3) E+ = 0.151V + Vlg= 0.17VE- = Ey(H+/H2) =0E = E+ - E- = 0V - 0.17V = 0.17Vy lgKy = 5.10 Ky =1.3105(4) E+ = Ey(H+/H2) = 0E- = 0V +Vlg= -0.12VE = E+ - E- = 0V + 0.12V= 0.12VylgKy= Ky=114已知下列标准电极电势 Cu2+2e- =Cu Ey =0.337V Cu2+e-=Cu+ Ey =0.153V(1) 计算反应 Cu + Cu2+ = 2Cu+的平衡常数。(2) 已知Kysp(CuCl) =1.210-6，试计算下面反应的平衡常数。Cu + Cu2+2Cl- 2CuCl解：(1) Cu2+ 0.153 Cu+ Ey Cu 0.337 2Ey(Cu2+/Cu) = 1Ey(Cu2+/Cu+) + 1Ey(Cu+/Cu)20.337V = 10.153V + 1Ey(Cu+/Cu) Ey(Cu+/Cu) = 0.521VyyylgKy= Ky = 6.0310-7(2) Ey+ = Ey(Cu2+/CuCl) = E(Cu2+/Cu+) = Ey(Cu2+/Cu+) + 0.0592Vlgc(Cu2+)/c(Cu+)= 0.153V + 0.0592Vlg(1/Kysp,CuCl)= 0.153V + 0.0592Vlg(1/1.210-6)= 0.504VEy- = Ey(CuCl/Cu) = E(Cu+/Cu) = Ey(Cu+/Cu) + 0.0592Vlgc(Cu+)= 0.521V + 0.0592Vlg Kysp,CuCl= 0.521V + 0.0592Vlg(1.210-6)= 0.170yyylgKy= Ky = 4.3710515下列三个反应：(1) A + B+ = A+ + B(2) A + B2+ = A2+ + B(3) A + B3+ = A3+ + B的平衡常数值相同，判断下述那一种说法正确？(a) 反应(1)的值Ey最大而反应(3)的值Ey最小；(b) 反应(3)的Ey值最大；(c) 不明确A和B性质的条件下无法比较Ey值的大小；(d) 三个反应的Ey值相同。解： (a)。16试根据下列元素电势图回答Cu+, Ag+, Au+, Fe2+等离子哪些能发生歧化反应。EyA/V 解： Cu+, Au+能发生歧化。17计算在1molL-1HCl溶液中用Fe3+滴定Sn2+的电势突跃范围。在此滴定中应选用什么指示剂？若用所选指示剂，滴定终点是否和化学计量点符合？解：已知Ey(Sn4+/ Sn2+) = 0.14VEy( Fe3+/ Fe2+) = 0.70V 突跃范围：(0.14V+3V)=0.23V (0.70V-3V) = 0.52V 选亚甲基蓝；EyIn = 0.36V， 与化学计量点 Esp=0.33V 符合。18将含有BaCl2的试样溶解后加入K2CrO4使之生成BaCrO4沉淀，过滤洗涤后将沉淀溶于HCl溶液，再加入过量的KI并用Na2S2O3溶液滴定析出的I2。若试样为0.4392g，滴定时耗去29.61mL 0.1007 molL-1Na2S2O3标准溶液。计算试样中BaCl2的质量分数。解：有关反应 Ba2+ + CrO42- = BaCrO4 2CrO42- + 6I- + 16H+ = 2Cr3+ + 8H2O + 3I2I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaIn(Ba2+) = n(CrO42-) = n(I2) = n(S2O32-)19用30.00mL KMnO4溶液恰能氧化一定质量的KHC2O4H2O，同样质量的KHC2O4H2O又恰能被25.20mL0.2000 molL-1 KOH溶液中和。计算KMnO4溶液的浓度。解：有关反应 2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2OHC2O4- + OH- C2O42- + H2On(MnO4-) = 2n(C2O42-)/5 n(KHC2O4H2O) = n(KOH) 20用KMnO4法测定硅酸盐样品中的Ca2+含量。称取试样0.5863g，在一定条件下，将钙沉淀为CaC2O4，过滤、洗涤沉淀。将洗净的CaC2O4溶解于稀H2SO4中，用0.05052 molL-1 KMnO4标准溶液滴定，消耗25.64mL。计算硅酸盐中Ca的质量分数。解： n(Ca) = n(C2O42-) = 5n(MnO4-)/2 21大桥钢梁的衬漆用红丹(Pb3O4)作填料，称取0.1000g红丹加HCl处理成溶液后再加入K2CrO4，使定量沉淀为PbCrO4： Pb2+ + CrO42- = PbCrO4将沉淀过滤、洗涤后溶于酸并加入过量的KI，析出I2以淀粉作指示剂用0.1000 molL-1Na2S2O3溶液滴定用去12.00mL，求试样中Pb3O4的质量分数。解： 2CrO42- + 6I- + 16H+ = 2Cr3+ + 8H2O + 3I2 I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2NaIn(Pb3O4) = n(Pb)/3 = n(CrO42-)/3 = 2n(I2)/9 = n(S2O32-)/922抗坏血酸(摩尔质量为176.1gmol-1)是一个还原剂，它的半反应为C6H6O6 + 2H+ + 2e- = C6H8O6它能被I2氧化。如果10.00mL柠檬水果汁样品用HAc酸化，并加入20.00mL0.02500 molL-1I2溶液，待反应完全后，过量的I2用10.00mL 0.0100 molL-1Na2S2O3滴定，计算每毫升柠檬水果汁中抗坏血酸的质量。解： I2 + C6H8O6 = 2I- + C6H6O6 + 2H+n(C6H8O6) = n(I2) = n(Na2S2O3)/223吸取50.00mL含有的IO3-和IO4-试液，用硼砂调溶液pH，并用过量KI处理，使IO4-转变为IO3-，同时形成的I2用去18.40mL 0.1000 molL-1Na2S2O3溶液。另取10.00mL试液，用强酸酸化后，加入过量KI，需同浓度的Na2S2O3溶液完成滴定，用去48.70mL。计算试液中IO3-和IO4-的浓度。解： 有关反应 IO4- + 2I-