33、无机化学万题库答案：计算题(9)

精品文档（九） 氧化还原反应与电化学 1j(Cu2+ / CuI) j(Cu2+ / Cu+) 0.0591 lg 而 Cu21.0 molL1 ， I1.0 molL1 ， Cu5.061012 molL1 ， 则 j(Cu2+ / CuI) 0.150 0.0591 lg 0.818 (v) 由于 j(Cu2+ / CuI) j(I2 / I) ，所以在标准状态下Cu2离子能氧化I离子 。 2j(Cu2+ / CuI) j(Cu2+ / Cu+) 0.0591 lg 因为是在标准状态下 ，所以 Cu21.0 molL1 ， I1.0 molL1 ， Cu KspCu I 则 j(Cu2+ / CuI) j(Cu2+ / Cu+) 0.0591 lg (1 / KspCu I) 即 0.86 0.15 0.0591 lg (1 / KspCu I) KspCu I9.71013 3 j(AgCl / Ag)j(Ag+ / Ag) 0.0591 lg KspAgCl 0.2221 0.799 0.0591 lg KspAgCl lg KspAgCl 9.761 KspAgCl1.731010 4 j(Mg(OH)2 / Mg) j(Mg2/ Mg) lg KspMg(OH)2 2.67 2.37 lg KspMg(OH)2 lg KspMg(OH)2 10.1522 KspMg(OH)2 7.041010 5 j(O2 / OH)j (O2 / H2O)j(O2 / H2O) j(O2 / OH)1.229 0.402 (v) 6j(Fe (OH)3/ Fe (OH)2) j(Fe3+ / Fe2)0.0591 lg 0.77 0.0591 lg 0.55 (v) 7反应 H2 AgCl( s ) H Cl Ag( s ) rGm rHmT rSm 40.44103 298(63.6) 21.49103 (kJmol1) rGm n F E E 0.223 (v) E j(AgCl / Ag)j(H+ / H2) 0.223 j(AgCl / Ag)0.0000 即 j(AgCl / Ag)0.223 (v) 8 Cu2 Cu 0.52 v Cu 0.34 v j(Cu2+ / Cu)2j(Cu2+ / Cu)j(Cu+ / Cu) 20.340.520.16 (v) j(Cu2+ / CuBr)j(Cu2+ / Cu)0.0591 lg 0.64 0.16 0.0591 lg KspCuBr7.6109 9 j(Cu2+ / CuCl) j(Cu2+ / Cu+) 0.0591 lg (1 / KspCu Cl) 先要计算出 j(Cu2+ / Cu+) 。 Cu2 Cu 0.52 v Cu 0.34 v j(Cu2+ / Cu)2j(Cu2+ / Cu)j(Cu+ / Cu) 20.340.520.16 (v) 则 0.54 0.16 0.0591 lg (1 / KspCu Cl) lg KspCu Cl6.43 KspCu Cl3.710710 j(AgI / Ag)j(Ag+ / Ag) 0.0591 lg KspAgI 0.15180.7996 0.0591 lg KspAgI lg KspAgI 16.098 KspAgI 7.98101711电极反应式 O2 2 H2O 4 e 4 OHj (O2 / OH) j(O2 / OH) 0.401 0.805 (v)12j(Fe (OH)3/ Fe (OH)2) j(Fe3+ / Fe2)0.0591 lg 则 0.55 j(Fe3+ / Fe2) 0.0591 lg j(Fe3+ / Fe2) 0.77 (v)13该电池反应式为 B2 A A2 B E E lg Q Q 当A2B2 时 则 E E0.360 (v) 当A2 0.100 molL1，B2 1.00104 molL1时 E 0.360 lg 0.271 (v)14j(Cu2+ / CuI) j(Cu2+ / Cu+) 0.0591 lg 因为是在标准状态下 ，所以 Cu21.0 molL1 ， I1.0 molL1 ， Cu KspCu Ij(Cu2+ / CuI) 0.15 0.0591 lg 0.86 (v)15该电池反应式为 Ni2 Cd Cd2 NiE E lg Q Q E j(Ni2+ / Ni) j(Cd2+ / Cd) 0.23 (0.402) 0.172 (v) 则 0.200 0.172 lg Cd20.226 ( molL1)16Co3离子氧化水的反应 ： 4 Co3 2 H2O 4 Co2 4 H O2 在题目所给条件下 ： E E lg Q 即 E E lg (1.811.23) lg 0.82 (v) E 0 在题目条件下Co3离子能氧化水 。17j (Fe3+ / Fe2) j(Fe3+ / Fe2) lg 0.77 lg 0.83 (v) j (Cl2 / Cl) j(Cl2 / Cl) lg 1.36 lg 1.48 (v) j (Fe3+ / Fe2) j左 时 ，中间物种将自发歧化 ，可推断在酸性条件下锰的元素电势图中会发生歧化的物种是 MnO42和Mn3 。 j( MnO/ Mn2) 1.51 (v) Mn (s) Mn (c1) H (1.0 molL1) H2 (g，100kPa) ，Pt 该电池自发反应的方程式为 2 H Mn Mn2 H2 30 5 HBrO BrO 2 Br2 2 H2O H rGm n F E 496500(1.591.49) 38.6 (kJ mol1) lg K 6.76 K 5.810631 j (Fe3+ / Fe2) j(Fe3+ / Fe2) 0.0591 lg 0.770 0.0591 lg 0.534 (v) j ( I2 / I) j( I2 / I) lg 0.535 lg 0.771 (v) E0.771 0.534 0.237 (v) 正极反应 I2 2 e 2 I 负极反应 Fe2 e Fe3 电池反应 I2 2 Fe2 2 Fe3 2 I rGm n F E 2965000.237 45.7 (kJ mol1)32j ( MnO / Mn2)j( MnO / Mn2) lg 1.51 lg H8 当pH3.00时 ，H1.0103 molL1 则 j ( MnO / Mn2)1.51 lg (1.0103)8 1.24 (v) 此时MnO能氧化Br和I ，不能氧化Cl 。 当pH6.00时 ，H1.0106 molL1 则 j ( MnO / Mn2)1.51 lg (1.0106)8 0.943 (v) 此时MnO能氧化I ，不能氧化Cl和 Br 。33因为j ( MnO / Mn2)j( MnO / Mn2) lg 1.51 lg H8根据题意 ，即控制酸度使1.08 (v) j ( MnO / Mn2) 1.36 (v) 。 1.51 lg H8 1.08 解得 lg H4.55 pH1.59 时不能氧化 Cl 所以Cl 和 Br混合溶液中 Br被 MnO氧化，而 Cl 不被氧化的pH条件是 ： 1.59 pH 0 该电池反应能自发进行 。 lg K34.86 K7.21034 电池反应式 Cu2 Pb Pb2 CuEE lg Q 即 E E lg (0.340.13) lg 0.46 (v) 0 该电池反应能自发进行 。 lg K15.91 K8.1101538反应方程式为 2 Co (OH)2 Br2 2 OH 2 Co (OH)3 2 Br j( Co(OH)3 / Co(OH)2 ) j (Co3+ / Co2) j(Co3+ / Co2) 0.0591 lg j(Co3+ / Co2) 0.0591 lg 1.84 0.0591 lg 0.13 (v) lg K33.84 K6.5103139 Fe3 0.770 v Fe2 ？ Fe 0.036 v j(Fe2+ / Fe) 0.44 (v) lg K40.95 K8.9104040 在 Ag/ Ag 电极中加入过量 I ，将生成AgI沉淀 ，平衡时Ag离子浓度为 Ag1.01017 (molL1) 则 j (Ag+ / Ag) j(Ag+ / Ag) 0.0591 lg 0.799 0.0591 lg 1.01017 0.206 (v) j (Cu2+ / Cu) j(Cu2+ / Cu) lg Cu2+ 0.34 lg 0.010 0.281 (v) j (Cu2+ / Cu) 电极电势高为正极 ，j (Ag+ / Ag) 电极电势低为负极 。原电池符号如下 ： Ag ，AgI (s) I (0.10 molL1) Cu2 (0.010 molL1) Cu (s) 电池反应式 2 Ag Cu2 2 I 2 AgI Cu j(AgI / Ag) 0.799 0.0591 lg 1.01018 0.265 (v) lg K20.47 K3.0102041 因为 j(MnO2 / Mn2) 1.23 v j左 时 ，中间物种将自发歧化 ，可推断在酸性条件下 HIO 和 H2O2 可发生歧化反应 ，有关反应式如下 ：10 HIO 2 HIO3 4 I2 4 H2O2 H2O2 2 H2O O2 因为在酸性介质中 j( IO/ I) j(O2 / H2O2) ，所以HIO3与 H2O2 能反应 。 因为在酸性介质中 j( IO/ I2) j(H2O2 / H2O) ，所以I2与 H2O2 能反应 。 由于发生下述反应 ，所以最终结果是H2O2 完全分解 ：2 HIO3 5 H2O2 I2 5 O2 6 H2O 5 H2O2 I2 2 HIO3 4 H2O 反应总结果是 2 H2O2 O2 2 H2O50 Zn(s) Zn2(1.0 molL1) KCl (饱和) Hg2Cl2(s) Hg (l) 正极反应 Hg2Cl2 2 e 2 Hg 2 Cl 负极反应 Zn 2 e Zn2 电池反应 Hg2Cl2 Zn 2 Hg 2 Cl Zn2 E 0.242 0.763 1.005 (v) lg K34.01 K1.021034 r GmnF E 2965001.005194 (kJ mol1)51 j (Cu2+ / Cu)j(Cu2+ / Cu) lg Cu2 0.34 lg 0.020 0.29 (v) j (Fe3+ / Fe2)j(Fe3+ / Fe2) lg 0.77 0.0591 lg 0.69 (v) Cu CuSO4 (0.020 molL1) Fe3 (0.010 molL1)，Fe2 (0.250 molL1)Pt 正极反应 Fe3 e Fe2 负极反应 Cu 2 e Cu2 电池反应 2 Fe3 Cu 2 Fe2 Cu2 lg K14.55 K3.5101452 j (Ni2+ / Ni) j(Ni2+ / Ni) lg Ni2 0.23 lg 0.10 0.26 (v) j (Cu2+ / Cu)j(Cu2+ / Cu) lg Cu2 0.34 lg 0.20 0.32 (v) E0.32 0.26 0.58 (v) Ni NiSO4 (0.10 molL1) CuSO4 (0.20 molL1) Cu 正极反应 Cu2 2 e Cu 负极反应 Ni 2 e Ni2 电池反应 Cu2 Ni Ni2 Cu lg K19.3 K2.0101953 Pt Sn2(0.500 molL1) ，Sn4(0.200 molL1) Fe3(0.500 molL1) ， Fe2(0.200 molL1) Pt 正极电势 j (Fe3+ / Fe2)j(Fe3+ / Fe2)lg 0.771 0.0591 lg 0.795 (v) 负极电势 j (Sn4+ / Sn2)j(Sn4+ / Sn2)lg 0.154 lg 0.142 (v) E0.795 0.142 0.653 (v) 正极反应 Fe3 e Fe2 负极反应 Sn2 2 e Sn4 lg K20.9 K1.9102054 E j (Cl2 / Cl) j(Zn2+ / Zn) j(Zn2+ / Zn)j (Cl2 / Cl) E 1.36 2.123 0.763 (v) Zn Zn2(1.00 molL1) Cl (1.00 molL1)Cl2( g ，p) ，Pt 正极反应 Cl2 2 e 2 Cl 负极反应 Zn 2 e Zn2 电池反应 Zn Cl2 Zn2 2 Cl lg K71.8 K6.31071 j (Zn2+ / Zn)j(Zn2+ / Zn) lg Zn2 0.763 lg 0.010 0.822 (v) E1.36 0.8222.182 (v)55 Pt Fe2(1.00 molL1) ，Fe3(1.00 molL1) MnO(1.0 molL1)，Mn2(1.0 molL1)，H(1.0 molL1) Pt 正极反应 MnO4 8 H 5 e Mn2 4 H2O 负极反应 Fe2 e Fe3 E 1.51 0.77 0.74 (v) lg K62.6 K4.01062 EE lg Q 即 E E lg E 0.74 lg 0.69 (v) 56 电池反应式 Ni2 2 Ag Ni 2 Ag EE lg Q 即 E E lg (0.23 0.80) lg 0.97 (v) E 0 ， 该电池反应非自发 。 lg K34.86 K1.4103557j ( Pb2+/ Pb) j( Pb2+/ Pb) lg Pb2 0.126 lg 0.100 0.156 (v) j ( Sn2+/ Sn) j( Sn2+/ Sn) lg Sn2 0.136 lg 1.00 0.136 (v) 所以 Sn2+/ Sn 为正极 ，Pb2+/ Pb 为负极 。 正极反应 Sn2+ 2 e Sn 负极反应 Pb 2 e Pb2+ 电池反应 Sn2+ Pb Sn Pb2+ E j ( Sn2+/ Sn) j ( Pb2+/ Pb) 0.136 0.156 0.020 (v)58因为在阴极上只要 Ni 析出 ，而不析出氢 ，则氢电极的电势必须小于镍电极的电势 。 而 j (H/ H2)j(H/ H2)0.00 0.0591 lg H ，在考虑了超电位后即 0.0591 lg H 0.21 0.26 lg H 0.85 59 Zn ZnSO4 (0.100 molL1) KBr (0.500 molL1) ，AgBr Ag 2 AgBr Zn 2 Ag 2 Br Zn2 j ( Ag/ Ag) j( Ag/ Ag) 0.0591 lg Ag 0.799 0.0591 lg ()0.0898 (v) j ( Zn2/ Zn) j( Zn2/ Zn) lg Zn2 0.763 lg 0.100 0.793 (v) E j ( Ag/ Ag) j ( Zn2/ Zn) 0.0898 0.793 0.883 (v)60 j(Fe2+ / Fe) 0.441 (v) j ( Cd2/ Cd) j( Cd2/ Cd) lg Cd2 0.403 lg 0.0100 0.462 (v) Fe2 / Fe 为正极 ，Cd2/ Cd 为负极 。 正极反应 Fe2 2 e Fe 负极反应 Cd 2 e Cd2 电池反应式 Fe2 Cd Fe Cd2 Cd Cd2(0.0100 molL1) Fe2(1.00 molL1) Fe EE lg Q 即 E E lg (0.4410.403) lg 0.0211 (v)61 银电极 j ( Ag/ Ag) j( Ag/ Ag) lg Ag 0.80 lg 0.10 0.741 (v) 氢电极 j ( H/ H2) j( H/ H2) lg 0.00 0.0591 lg ()0.177 (v) 故银电极为正极 ，氢电极为负极 。 正极反应 Ag e Ag 负极反应 H2 2 e 2 H 电池反应 2 Ag H2 2 Ag 2 H Pt ，(H2 ，g ，p) H(0.00100 molL1) Ag(0.100 molL1) Ag Ej ( Ag/ Ag) j ( H/ H2) 0.7410.1770.918 (v)62j(Cu (OH)2 / Cu OH ) j ( Cu2/ Cu) j( Cu2/ Cu) lg j( Cu2/ Cu) lg 0.153 0.0591 lg 0.080 (v)63j正j(AgX / Ag) 0.0591 lg j负j(AgX / Ag) 0.0591 lg Ej正 j负0.0591 lg 0.0591 lg 0.0591 lg 0.0591 lg 0.591 (v)64EE lg Q 即 E E lg (0.58 0.54) lg 0.37 (v