基础化学答案第08

章后习题解答[TOP]

1、指出下列化合物中划线元素的氧化值:K£rOi、Na2s2O3、Na2s0：,、CIO?、N2O5、NaH、K@、K.MnO,

解划线元素的氧化值分别为：+6；+2；+4；+4；+5；—1；—1；+6。

2、利用离子-电子法配平下列各反应方程式：

(1)MnOi(aq)+H2O2(aq)+H(aq)-Mn'(aq)+O2(g)+⑼⑴

(2)CmO：(aq)+SO32(aq)+H(aq)-*Cr"(aq)+SO?'(aq)+HQ(1)

(3)As2s3(s)+CIO3(aq)+H’(aq)—•Cl(aq)+HvAsOt(sln)+SO?(aq)'

解(1)2MnO,'(aq)+5HztMaq)+6H'(aq)-2Mn'(aq)+5O2(g)+8H20(l)

2-2-3，

(2)Cr207(aq)+3S03(aq)+8H'(aq)-2Cr(aq)43so/(aq)+4H20(l)

-，

(3)As2s3(s)+5C103(aq)+5乩0(1)-5CE(aq)+2AsO产(sin)+3S0-(aq)+10H(aq)

3、在原电池中盐桥的作用是什么？是否可以取消？

解盐桥的主要作用是：离子导体及中和半电池中的电荷，维持电中性。

盐桥不能取消。

4、根据标准电极电位(强酸性介质中)，按下列要求排序：

(1)按氧化剂的氧化能力增强排序：CnOA、MnO「、MnO?、Ch、Fe3',Zn2'

(2)按还原剂的还原能力增强排序:Cr"、Fe"、C「、Li、H2

解(1)氧化剂能力增强顺序:Zn2\Fe3\MnO?、CnO产、CL、MnO；

(2)还原剂能力增强顺序：Cl\Cr3\Fe2\乩、Li

5、根据标准电极电位，判断标态时下列反应的自发方向是否正确，并写出正确的电池组成式。

(1)Zn(s)+Ag'(aq)—>Zn'(aq)+Ag(s)

32

(2)Cr7aq)+CL(g)—>Cr2O7+Cr(aq)

2l

(3)I0：t(aq)+Fe(aq)—>Fe(aq)+I2(s)

解⑴(一)Zn(s)IZn2-(aq)IIAg*(aq)|Ag(s)(+)

3，

(2)(—)Pt(s)ICr(aq),Cr2O?(aq),H(aq)IICl(aq)|Cl2(g)IPt(s)(+)

；

(3)(—)Pt(s)IFe'(aq),Fe(aq)III03Qiq),H*(aq)|I2(s)|Pt(s)(+)

6、根据标准电极电位，分别找出满足下列要求的物质(在标态下)：

(1)能将Co?，还原成C。，但不能将Z/还原成Zn；

(2)能将Br氧化成Br2,但不能将C1氧化成Cl2o

解只要找到的氧化还原电对的甩极电位处于两个电对的电极电位之间即可。

如(1)Fe粉;⑵MnO2

7、根据下列半反应，说明在标态下H2O2能否自发分解成犯0和0。

-1

II202(aq)+2H'(aq)+2e2H，0(1)/=1.776V

02(g)+2H’(aq)+2efHA(aq)/=0.695V

解将以上两个电极组成电池，电极电位高的作正极，

-1

正极发生还原反应：H2a(aq)+2H'(aq)+2e=2H20(l)

-1

负极发生氧化反应：HO(aq)—02(g)+2H,(aq)+2e

0

电池反应为：2H202(aq)02(g)+2H20(1)E>0

说明在标准状态下压6能自发分解成乩0和@。

8、根据标准电极电位和电极电位Nei'nst方程计更下列电极电位：

1

(1)2H'(0.10mol•L)+2eH2(200kPa),

2_1

(2)Cr207'(1.0mol・L')+14H*(0.0010mol•L')+6e=^2Cr”(l.Omol・L)+7ll20,

1

(3)Br2(l)+2e2Br-(0.20mol•I7)

c00.05916V,[H*]2八

解⑴n=2,9=0"+---------------1g---------=-0.068V

2吊、

°0.05916V,[H+]—Cr,O；-]

⑵n=6,(p=(p°+--------------lg-~%L1=1.232v-0.414v=0.818V

6[Cr3+]2

(3)n=2,0=/+°05916Vl_L_^=1.066v+0.0414v=1.1074V

2[Br12

9、设溶液中MnO「离子和M产离子的浓度相等(其它离子均处于标准状态)，问在下列酸度：(1)pH二

0.0,(2)pH=5.5,MnO「离子能否氧化F和BE离子。

解己知/(MnO,7Mnz，)=1.507V,(Br./Br)=1.066V,(L/I)=0.5355V

(1)pH=0.0时，即为标准状态,Mn04漓子能氧化F和BP离子。

/、U•/八一9/一2.、：+8

20.05916V,[MnO][H]

(2)pH=5.5时。(MnO,/\\n)=(p(MnO(/Mn)+--------------lg---------兰--

5[Mn~」

=1.507V-0.05916VX5.5X8/5=0.986V

故此时，UnOi离子只能氧化I离子不能氧化Br离子。

10、二氧化氯常作为消毒剂用于水的净化处理，

(1)二氧化氯的生成反应为:2NaC102(sln)+Cl2(g)=2C102(g)+2NaCl(sln),

{

已知：C102(g)+e-CIO2(aq)(p'=0.954V

--n

Cl2(g)+2e2d(aq)<p=1.358V,计算该反应的/、和

(2)二氧化氯的消毒作用在于：C102(g)—►Cl03(aq)+Cl(aq),请配平该反应式。

解(1)反应的离子方程式为：2C102-(aq)+Cl2(g)=2C102(g)+2Cr(aq)

/==1.358V-0.954V=0.404V

AG"=-nF/=-2X96500C•mol^XO.404V=-77972J-mol**

IgK"=n//0.05916v=2X0.404V/0.05916V,K0=4.5X1013

(2)配平得:6C102(g)+3H2O==5C103(aq)+Cr(aq)+6H*(aq)

11、已知：Co"(aq)+3e/=1.26V；Co,(aq)+2e"Co(s)(p'=-0.28V,求：(1)

当钻金属溶于1.0mol・L硝酸时，反应生成的是Co"还是Cd(假设在标准状态下)；(2)如改变硝酸

的浓度可以改变(1)中的结论吗？己知"(NOaVNO)=0.96Vo

解(1)标准状态下，兰钻金属溶于1.0mol硝酸时，反应生成的是Co"。

(2)电极电位相差0.3V,故改变硝酸的浓度也难改变(1)中的结论。

12、实验测得下列电池在298.15K时，E=0.420Vo求胃液的pH值(SCE的电极电位为0.24I2V)。

(-)Pt(s)|H2(100KPa)I胃液ISCE(+)

解例“凡)~”他)+笔3与管，

2九

后娱一。H=°-2412V-0.05916V(-pH)=0.420V

得pH=3.02。

13、在酸性介质中，随pH值升高，下列氧化型物质中，哪些离子(物质)的氧化能力增强？哪些

离子(物质)的氧化能力减弱？哪些离子(物质)的氧化能力不变？

22

Hg2\CnO产、MnO,\Ch>Cu\HA。

解pH升高，H+浓度下降。

在半反应中，没有H'参与的电对氧化能力不变：Hg2,Ck、Cu"；

H+在氧化型一边的电极电位下降，氧化能力减弱：CrA2\MnO,、H@：

H+在还原型一边的电极电位上升，氧化性增强。

14、求298.15K,下列电池的电动势，并指出正、负极：

Cu(s)|Cu-(1.Ox101mol•L)IICu-(1.Ox10mol•L)|Cu(s)

解o行(Ci?7Cu)+Q-05^16Vig(1.0x10')=^°(Cu27Cu)-o.0296V

0左=")(Cu7Cu)+0,05^16V|g(1.0x10')=^°(Cu27Cu)-o.1184V

右边为正极，左边为负极。

E=0.1184V-0.0296V=0.0888V

15、己知298.15K下列原电池的电动势为0.3884V：

(—)Zn(s)|Zn"(xmol•L')IICd'(0.20mol•L')|Cd(s)(+)

则z/♦离子的浓度应该是多少？

解查表知(P(Cd27Cd)=-0.403V；(p(Zn2，/Zn)=-0.762V

E0=.(Cd27Cd)-(p°(Zn27Zn)=-0.403V-(-0.762V)=0.359V

由E=Eo_0.05916VQ为3884V=0.359V-005916V2

26200.2

得[Zn2*]=0.021nol・L-1

16、298.15K,Hg2sOKs)+2e-2Hg(l)+SO,2-(aq)/=0.6125V

2f-

Hg2(aq)+2e=2Hg(l)=0.7973V

试求HgzSO」的溶度积常数。

2t-

解将两个电极组成原电池；Hg2(aq)+SO/(aq)=Hg2S0,(s)

=0.7973V-0.6125V=0.185v,n=2

\gKe=2XE°/Q.05916v,K0=1.8X106

1?

禽=—r-=5.6X101

K°

17、已知298.15K下列电极的标准电极电位

--

Hg2Cl2(s)+2e2Hg(1)+2C1(aq)/、=0.268V

问当KC1的浓度为多大时，该电极的0.327V。

0.05916V1

解(p(Hg2Cl2/Hg)=/(HgEh/Hg)

~igicFF

,0.05916V.1

0.327V=0.268V+-------------1g---------

2IQ-]

解得[c门=0.1mol-I?

18、在298.15K,以玻璃电吸为负极，以饱和甘汞电极为正极，用pH值为6.0的标准缓冲溶液组成

电池，测得电池电动势为0.350V；然后用活度为0.01mol・L某弱酸(HA)代替标准缓冲溶液组成电

池，测得电池电动势为0.231V。计算此弱酸溶液的pH值，并计算弱酸的解离常数&。

口it(E—E0)F

解根据pH=pH+--------------

s2s.303RT

1八(0.23IV-0.350V)

pH=6.0+-------------------------=4.0

0.05916V

H']=1.OX101mol,L

又c=0.01mol,L

…电工1.0X10^

C

Exercises

1.Whatisthevalueoftheequilibriumconstantat25℃forthereaction(refertothe

tableofstandardelectrodepotential):L(s)+2Br-(aq)2f(aq)+Bn⑴？

Solution/(L/D=0.5355V；/(Br2/Br)=1.066V

n2x(0.5355V-1.066V)_

IgK"rFE/RT==iL94

0.05916V

Ke=1.15X1018

2.Whatis\G°andE°at25℃ofaredoxreactionforwhichn=landequilibriumconstant

KJ5xio3?

Solution\G°=-RTlnK=-8.314J-K*•mor,X298KXln(5X103)=-21100J-mcl1

△H,「J-蓝黑鬻”。⑵9V

3.Balancethefollowingaqueousskeletonreactionsandidentifytheoxidizingand

reducingagents:

(1)Fe(0H)2(S)+MnO?(aq)-*Mn02(s)+Fe(OH)3(s)(basic)

2

(2)Zn(s)+N03(aq)Zn(aq)+N2(g)(acidic)

Solution(1)3Fe(0H)2(s)+MnO.'(aq)+2H20=Mn02(s)+3Fe(0H)3(s)+OH(aq)

MnO「(aq)istheoxidizingagent

2+

(2)5Zn(s)+2N03(aq)+12H*=5Zn(aq)+N2(g)+6H2O

NO：＜(aq)istheoxidizingagent

4.Writethecellnotationforthevoltaiccellsthatincorporateeachofthefollowing

redoxreactions:

(I)Al(s)+Cr'(aq)-Cr(s)+A1(aq)

2

(2)Cu7aq)+S02(g)+2H20(l)-Cu(s)+S05(aq)+4H'(aq)

3

Solution(1)(—)Al(s)|Al"(G)IICr-(c2)ICr(s)(+)

+2

(2)(-)Pt(s)ISO2(g)ISO?(Ci),H(c?)IICu'(C3)ICu(s)(+)

5.AprimarycellconsistsofSHE(asananode)andaCuJ'/Cuelectrode.Calculate[CW]

when区eu=0.25V.

Solution/(Cu27Cu)=0.342V

(p(Cu27Cu)=(pn(而7(\1)+0

£=0(Cu27Cu)-(p(SHE)

0.25V=0.342V4-Q，16Vlg[Cu2+]-0.000V

[Cu-]=7.8X10-'mol•L1

6.Aprimarycel1consistsofNi^/NiandCo-'/Cohalfcellswiththefollowinginitial

concentrations:[Ni2']=0.8mol•L;[Co;]=0.2mol•L(Ifthevolumeofsolutionisthesame)

(1)Whatistheinitial电(2)WhatisEwhen[Co2]reaches0.4mol,L'?

(3)WhatistheequilibriumconstantK”？

(4)Whatisthevalueof[Ni2，]/[Co2]when-025V

Solution(1)/(Co2+/Co)=-0.28V,(p9(Ni27Ni)=-0.257V

(p(Co-7Co)=^"(Co'/Co)+

0：05916V_

^(Ni27Ni)=^°(Ni27Ni)+lg08=0260V

TheinitialE=-0.260V-(-0.300V)=0.040V

Cellreaction:Ni"(aq)+Co—Co2'(aq)+Ni,n=2

(2)When[Co2*]=0.4mol•L,[Ni]=0.6mol,L;

0.05916V,,,,

(p(Co'7Co)=^"(Co7co)+1»0.4=-0.292Vf

2°

0.05916V,八八八…,

^(Ni27Ni)=^0(Ni27Ni)+-------------1g0.6=­0.264V

E=-0.264V-(-0.292V)=0.028V

⑶E°=~0.257V-(-0.28V)=0.023V,andn=2

lg>T=nE6/0.05916v=心二-----=0.778,e6.0

0.05916V

E=E，_().0〉916\gQ二炉0.05916V,[Ni2+]

(4)

2+

[Ni]_.，7

---;----1.1/

[Co2+]

7.Aconcentrationcellconsistsoftwohydrogenslectrodes.ElectrodeAhas压at