完整版北师大无机化学第四版习题参考答案11

1、精心整理第十一章电化学基础11-1用氧化数法配平下列方程式(1) KClQKClQ+KCl(2) Cas(P。)3F+C+SiOCaSiO3+CaRPh+CO(3) NaNQ+NHkClN2+NaCl+H2O(4) K2Cr2O7+FeSO+吨SQCr2(SQ)3+Fe2(SQ)3+K2SQ+H2O(5) CsCl+CaCaC2+Cs解：(1)4KClQ=3KClO+KCl(2) 4Ca5(PO4)3F+30C+18S3=18CaSiO3+2Ca+3F4+30CO(3) 3NaNQ+3NH4Cl=3N?+3NaCl+6HO(4) K2Cr2O7+6FeSO+7HbSQ=C2(SQ)3+3Fe(

2、SQ)3+&SQ+7H2O(5) 2CsCl+Ca=Ca2312cs11-2将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) 2H2O2=2H2O+O2(2) C2+H2O=HCl+HClO(3) 3C2+6KOH=KCl3+5KCl+3HO(4) 2KMnO4+10FeSO+8H2SQ=K2SC4+5Fe(SQ)3+2MnSQ+8H2O(5) K2Cr2O7+3H2O2+4H2SQ=K2SC4+Cr2(SO)3+3O2+7H2O解：(1)离子式：2H2O2=2H2O+O2H2O2+2H+2e-=2HzOH262e-=Q+2H(2)离子式：Cb+H2O=H+

3、Cl+HClOQ+2e-=2CC2+H2O-2e-=2HF+2HClO(3)离子式：3C2+60H"=ClQ+5C-+3H2OC2+2e-=2CC2+12OH-10e-=2ClO3+6H2O(4)离子式：MnO4-+5F3+8H+=5F+Mn2+4H2OMnO4-+5e-+8H+=Mn2+4H2OF2+-e-=F3+(5离子式：Cr2O72+3H2O2+8H+=2Cr3+3O2+7H2OCr2O72+6e-+14H+=2C3+7H20H2O22e-=O2+2H11-3.用平反应法(离子-电子法)配平下列方程式(1) K2Cr2O7+H2S+h2SO4K?SQ+C2(SO)3+H2O(

4、2) MnO42-+H2O2O2+Mn2+(酸性溶液)(3) Zn+NO3-+OHNH3+Zn(OH)42(4) Cr(OH)4-+H2O2CrQ2-(5) Hg+NOf+HTHg22+NO解：(1)K2Cr2O7+3H2S+4H?SQ=KSQ+C以SQ)3+7H2O+3S(2) MnO42-+2H2O2+4H=2O2+Mn2+4H2O(3) Zn+NO3+3H2O+OH=NH3+Zn(OH)42-精心整理(4) 2Cr(OH)+3H2O2+2OH=2CrO2+8H2O(5) 6Hg+2NOr+8FT=3Hg2+2NO+4屋O11-4将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

5、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)Zn+2A养Zn2+2Ag(2)2Fe3+Fe=3Fe+(3)Zn+2H=Zn2+H2(4)H2+C2=2HCl(5)3I2+6KOH=KIO+5KI+3HO11-5写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)Fe3+e-=Fe3+;I2+2e-=2I-(2)Cu2+e-=CuI;2+2e-=2I-(3)Z吊+2e-=Zn;2H+2e-=H2(4)Cu2+2e-=Cu;2Hh+2e-=H2(5)O2+2H2O+4e-=4OH;2H2O+2e-=H2+2OH11-6以标准电极电势举例来

6、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(氧化态开得越高)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)。11-7通过计算说明，对于半反应H+(104mol/L)+e-=1/2H2(g,0.01bar)和半反应2H+(104mol/L)+2e-=H2(g,0.01bar)118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。为选择用重铭酸钾滴定亚铁溶液的指示剂，请计算出达到滴定终点(Fe?+=10-5mol.L-1,Fe3+=10-5

7、mol.L-1)时Fe3+e-=Fe!+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Fe3+e-=F歹当Fe2+=10-5mol.L-1,Fe3+=10-5mol.L-1时,(Fe3+/Fe2+)=e(Fe3+/Fe2+)+0.0592LgFe3+/Fe2+=0.770+0.0592Lg10-2/10-5)V=0.948V反应平衡时，(Fe3+/Fe2+)=(Ci2Oz2-/Cr3+)=0.948V11-9用能斯特方程计算来说明，使Fe+CUF/+Cu的反应逆转是否有现实的可能性？解：(Cu+/Cu)=0.345V,(Fe2+/Fe)=-0.4402V要使反应逆转，就要使日(Fe

8、27Fe)>©Cu2+/Cu)由能斯特方程得Fe2+/Cu2+|>1026.5=3.2xf011-10用能斯特方程计算与二氧化钮反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度解：设与二氧化钮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：MnO2+4HCJMnCl2+2H2O+C2T半反应为：MnO2+4H+2e-=Mn2+2H2O(正)C2+2e-=2Cl(负)要使反应顺利进行，须小(MnO2/Mn2+)=(|)(Cb/Cl-)精心整理(|)e(MnO2/Mn2+)=1.228V,V(Cb/CD=1.3583V所以任意状况小(MnO2/Mn2+)=1.22

9、8+0.059：22lgH+4小(C2/C)=1.3583+0.05922lg1/Cl1.228+0.059221gH+4=1.3583+0.05922lg1/CU2解得：x=5.4mol.L：1答：与二氧化钮反应得到氯气的盐酸在热力学理论上的最低浓度是5.4mol.L-1。11-11用能斯特方程计算电对H3AsQ/H3AsQ在PH=0,2,4,6,8,9时的电极电势，用计算结果绘制PH-电势图，并用该图判断反应H3Ase4+2I-+2H+=H3AsQ+l2+2H2O在不同酸度下的反应方向。解：半反应为：H3AsO4+2H+2e-=H3AsO3+H2O(正)l2+2e-=2I-(负)由能斯特方

10、程得：=e-0.0592PH即二。(H3ASO4/H3AsO3)-(0.0592n)mPH若pH=0则(H3AsQ/H3Ase3)=e(H3Ase4/H3AsQ)W+='TO+-0.05920=0.58-0=0.58V若pH=2则(H3AsQ/H3AsQ尸e(H3AsO4/H3AsQ)-0.0592*2W+='TO+-0.05922=0.58-0.1184=0.46164I/一"J1f若pH=4,则(H3AsQ/H3AsQ)=0.56v-0.0592*4v曲=皿+-0.05924=0.58-0.2368=0.3432若pH=6,则(H3AsQ/H3AsQ)=0.56v

11、-0.0592*6v叫=”+-0.05926=0.58-0.3552=0.2248=0.22V若pH=8则(H3AsQ/H3AsQ)=0.56v-0.0592*8vW+=Wo>0.05928=0.58-0.4736=0.1064=0.11V若pH=9,则(H3AsQ/H3AsQ)=0.56v-0.0592*9vW+='TO+-0.05929=0.58-0.5328=0.0472=0.05V若+=-,反应处于平衡，又因为W°(I2/1-)=0.535V所以此反应逆转的最低pH为呼=吠(I2/I-)即W。+(H3AsO4/H3AsO3)-0.0592PH=U(M-)0.58

12、-0.0592PH=0.535所以pH=0.76所以pH>>0.76时，反应向左进行，即(I2/I-)>(H3AsQ/H3AsQ)pH0.76时反应向右进行，即(H3AsO4/H3AsQ)>(I2/I-)11-12利用平反应2H+2eH2的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2HAc+2eH2+2AC解：e(H+/H2)=0,Ka(HAc)=1.810-5对于2HAc+2eH2+2A0592e(HAC/H2)=e(H+/H2)+2LgHT2=0.0592Lg(1.810-5)V=-0.28V11-13利用半反应Cu2+2e-Cu和Cu(NH3)42+2e

13、-Cu+4NH的标准电极电势(-0.065V)计算配合反应Cu2+4NH3Cu(NH3)42+的平衡常数。精心整理解：以半反应Ci2+2e-Cu为正极，Cu+4N代Cu(NH3)42+2e-为负极总反应Cu2+4NH3Cu(NH3)42+即：E8=0.345V-(-0.065V)=0.41VLgK=nE80.0592,n=2Ke=7.1101311-14利用半反应Ag+e-Ag和AgCL的溶度积计算半反应AgCL+e-Ag+CL的标准电极电势。解：要求半反应AgCL+e-Ag+CU勺标准电极电势，只须Ag+e-Ag的能斯特方程式修正项的Ag+=ksp=1.7710-10mol/le(AgCL/

14、Ag)=(Ag+/Ag)=e(Ag+/Ag)+0.0592LgAg=0.7996V+0.0592Lg1.7710-10V=0.22V11-15利用水的离子积计算碱性溶液中的半反应2H2O+2e-H2+2OH的标准电极电势。解：方法一：要求半反应2H2O+2e-H2+2OH'的标准电极电势，只须2H+2eH2的能斯特方程式修正项的H=10-14e(H2O/H2)=(H/H2)=e(H/H2)+0.05922LgH2=-140.0592V=-0.828v方法二：由e(H2O/H2)=e(H+/H2)+(1/2)0.05921g(H2O2/H2OH-2)(1)H2O=HT+OHK=H+OH-

15、=1.010-14所以(1)式0(H2O/H2)=e(H+/H2)+(1/2)0.0592lg(H+2所以e(H2O/H2)=0+(1/2)0.05922lg1.010-14=0.059214=8.288V答半反应2H2O+2e-=H2+2OH的标准电极电势为8.288V11-16利用附表电极电势标准设计一个原电池推导H2s的电离常数。解：把S/H2s与S/S-两个半电池连接为原电池即：s+2H+2e=H2s(+)s+2e=咨-(-) E8=0.141v+0.476v=0.617v总反应：2H疳/2s.由LgK忆0.0592可解：K忆6.991020 .Ka(H2S)=1/Ke=1.410-2

16、111-17利用Cr2O72-+H2O2CrO2-+2H的KnC14和Ag2CrC4的溶度Ag+e-Ag的标准电极电势求2Ag2CrO4+2H+4e4Ag+C2O72-+H2O的标准电极电势。解：要求半反应2Ag2CrC4+2H+4e4Ag+CrO72-+H2O的标准电极电势，只须Ag+e-Ag的能斯特方程式修正项的Ag2=ksp/CrO42-又Cr2O72-+H2O2CrQ2-+2H的K=CrQ22H2/Cr2O72-=CrO42-2精心整理e(Ag2CrC4/Ag)=(Ag+/Ag)=e(Ag+/Ag)+0.0592LgJ：%=0.7996V+0.0592Lg1.121012/10(351

17、0)v=0.2387v解：K=CrQ2-2Hl2/Cr2C72-=1014W0(Ag+/Ag)=0.7996VAg2Crd=2AgF+CrQ2-Ksp=Ag2Cra2Cr2O72=1mol/LCrO42-=1mol/L¥二甲(Ag+/Ag)+(1/4)Ig(H2Ag+4CrC4212/Cr2C721)=0.7996+(1/4)0.0592lg(1014Ksp2)=0.7996+0.0148Ig(10141.1210-12)=0.7996+0.03=0.83V)11-18由标准自由能计算C2(g)+2e-2C-(aq)的标准电极电势。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

18、成原电池如：Cb+H2=2H+2C-rGme=0+0+0+2fGme(Ct)=2AfGme(Ch)且Ee=e(C2/CI-)已知：rGm0=-nFE即24fGme(Ct)=-nFe(Cb/CI-),n=2,fGme(Ct)=-131.3kJ/moIe(C2/CI)=1.361V11-19由Cu2+2e-Cu和Cu+e-Cu的标准电极电势计算CF+e-Cu+的标准电极电势。解：Cu2+e-Cu+Cu+e-Cu®+得：Cu2+2e-Cu®3k(m1e+n22e)/n3,且2e=0.552V,3e=0.345V,m=n2=1,n3=n1+n2=2代入可解得：10=0.168V11

19、-20由MnC4-+4H+3e-MnC2+2H2O和MnC4-+e-MnC42-的标准电极电势以及水的离子积求MnC42-+2H2C+2aMnC2+4CH的标准电极电势。解：MnC42-+4H+2e-MnC2+2H2C©MnC4-+e-MnO42-+得MnO4-+4H+3e-MnO2+2H2O®已知：30=(m10+n22s)/n3，且20=0.558V,30=1.679V,m=2,n2=1,n3=3代入可解得：1=2.2395V要求半反应：MnO42-+2H2O+2e-MnO2+4OH的标准电极电势，MnO42-+4H+2e-MnO2+2H2O的能斯特方程式修正项的H=1

20、0-14e=(MnO42-/MnO2)=e+0.05922LgH4=2.2395V+0.05922Lg10-56V=0.5819V11-21写出以K2CQ熔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O2-和HCQ-,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)。11-22碱性银锌可充电干电池的氧化剂为Ag2O,电解质为KOH水溶液，试写出它的电极反应和电池反应。精心整理11-23为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？11-24光合作用发生的总反应是：6C

21、C2(g)+6H2O(l)QH12O6(g)+6Q(g)在25C下反应的Hk2.8161C6J.mo-1,4Se=-182J.K1.mol-10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500nm的光子？(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1cm2的面积可产生1mA电流，求电池产生电流的功率。解：(1)He=2.816106J.mo1ASe=-182Jk.mol-1Ge=AHe-T4Se

22、=2.816106J.mo-1+(298.15182)J.mo-1=2870kJ.mo11又一AGe=nFEEe=2870103/2496485V=1.239V(2)一个光子的能量=6.6310-343108/50010-9=3.97810-22kJ/mol光子的能量=3.97810-226.02MkJ.mo-1=239.5kJ.mo-1n=2870KJ/239.5KJ.mdl=12mol(3) I=1mAcm2106cm2=103AP=EI=1.239V103A=1.239103W11-26久置空气中的银器会变黑，经分析证实，黑色物质是Ag2S。通过计算说明，考虑热力学趋势，以下哪个反应的可能性更大？Ag+H2S=AgS+HAg+H2S+12O2=Ag2S+KO11-27高铁电池是正在研制中的可充电干电池起，其设计图如图11-20所示：负极材料是Zn氧化产物是Zn(OH),正极材料是K2FeQ(易溶盐)，还原产物是Fe(OH3,电解质溶液是KOHK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？11-28解释如下现象：(!)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