氧化还原反应习题及答案课件

1、第五章 氧化还原反应,作 业 参 考 答 案,1,学习交流PPT,【第2题(P120)】用氧化数法或离子电子法配平下列方程式： (2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O (7) MnO4-+H2O2+H+Mn2+O2+H2O,【解法一：氧化数法】,标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数 确定氧化数增加或减少的数值（可采用“线桥”来表示） 乘以相应系数，使增、减氧化数相等,(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O,2,学习交流PPT,Cr2(SO4)3+,3,K2Cr2O7+,+6,+3,-2,0,H2S,+H

2、2SO4K2SO4 +,S,氧化数降低 32,氧化数升高 2,3,3,K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O,+H2O,配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。,3,学习交流PPT,(7) MnO4- + H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O,Mn2+ +,5,MnO4- +,+7,+2,-1,0,H2O2,+ H+ ,O2,氧化数降低 5,氧化数升高 12,5,5,+ H2O,2,2,2,标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数 确定氧化数增加或减少的数值（可采用“线桥”来表示） 乘以相应系数，使增、减氧化数相等,4,学习交流PPT,配平

3、反应前后氧化数未发生变化的原子数。,2MnO4- + 5H2O2 + 2Mn2+ + 5O2,6H+,+ 8H2O,【解法二：离子电子法】,(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O,将反应物和产物以离子形式写出: Cr2O72- + H2S + H+ Cr3+ + S + H2O,将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应： H2S S Cr2O72- + H+ Cr3+ + H2O,5,学习交流PPT,分别配平两个半反应： H2S - 2e- S + 2H+ Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O

4、,确定两个半反应得、失电子数的最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应系数，使其得、失电子数相等，再将两个半反应合并为一个配平的氧化还原反应的离子方程式，最后改写成化学方程式。,K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O,6,学习交流PPT,(7) MnO4- + H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O,将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应： H2O2 O2 MnO4- + H+ Mn2+ + H2O,分别配平两个半反应： H2O2 - 2e- O2 + 2H+ MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ +

5、4H2O,确定两个半反应的得、失电子数相等，再将两个半反应合并即可。,7,学习交流PPT,【第14题(P121)】对照电极电势表： (1) 选择一种合适的氧化剂，它能使Sn2+变成Sn4+，Fe2+变成Fe3+，但不能使Cl-变成Cl2 。 (2) 选择一种合适的还原剂，它能使Cu2+变成Cu，Ag+变成Ag，但不能使Fe2+变成Fe 。,【解】查表得P459附录十四得各电对的电极电势：,8,学习交流PPT,(1) 所选择的氧化剂，其相应的电极电势必须大于Sn4+/Sn2+= 0.154V和Fe3+/Fe2+ = 0.771V ，但必须小于Cl2/Cl- = 1.36V 。根据P459附录十四

6、可查得：NO3-/NO2 = 0.80V ，NO3-/HNO2 = 0.94V ，NO3-/NO = 0.96V ， HNO2 / NO= 1.00V ， Br2/Br-= 1.07V，ClO4-/ClO3 = 1.19V ， O2/H2O = 1.229V，MnO2/Mn2+ = 1.23V ，等。可见，HNO3、HNO2、Br2、HClO4、O2和MnO2等均能使Sn2+变成Sn4+，Fe2+变成Fe3+，但不能使Cl-变成Cl2 。,9,学习交流PPT,(2) 所选择的还原剂，其相应的电极电势必须小于Cu2+/Cu = 0.337V和Ag+/Ag = 0.799V ，但必须大于Fe2+/

7、Fe = -0.440V 。根据P459附录十四可查得： SO42-/H2SO3= 0.17V ， Sn4+/Sn2+= 0.154V ，S/H2S = 0.141V，H+/H2= 0.0000V ， 等。可见，H2SO3、Sn2+、H2S和H2等均能使Cu2+变成Cu，Ag+变成Ag，但不能使Fe2+变成Fe 。,10,学习交流PPT,【第16题(P121)】利用电极电势表，计算下列反应在298K时的rG ： (1) Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2， (2) I2 + Sn2+ = 2I- + Sn4+ (3) MnO2 + 4H+ + 2Cl- = Mn2+ + Cl2 +

8、 2H2O,【解】查P459附录十四得各电对的电极电势：,11,学习交流PPT,(1) Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2 正极反应：Cl2 + 2e- = 2Cl- 负极反应： 2Br- - 2e- = Br2 则原电池的电动势：E = Cl2/Cl- Br2/Br- = 1.36- 1.07 = 0.29V rG = - zFE = -296500Cmol-10.29V = -55970J mol-1 = -55.97 kJ mol-1 0,12,学习交流PPT,(2) I2 + Sn2+ = 2I- + Sn4+ 正极反应：I2 + 2e- = 2I- 负极反应： Sn4+

9、- 2e- = Sn4+ 则原电池的电动势：E = I2/I- Sn4+/Sn2+ = 0.5345 - 0.154 = 0.3805V rG = - zFE = -296500Cmol-10.3805V = -73437J mol-1 = -73.44 kJ mol-1 0,13,学习交流PPT,(3) MnO2 + 4H+ + 2Cl- = Mn2+ + Cl2 + 2H2O 正极反应：MnO2 + 4H+ + 2e- = Mn2+ + 2H2O 负极反应：2Cl- - 2e- = Cl2 则原电池的电动势：E = MnO2/Mn2+ - Cl2/Cl- = 1.23 - 1.36 = -

10、0.13V rG = - zFE = -296500Cmol-1(-0.13V ) = 25090J mol-1 = 25.09 kJ mol-1 0,14,学习交流PPT,【第19题(P122)】过量的铁屑置于0.050molL-1Cd2+溶液中，平衡后Cd2+的浓度是多少?,【解】 P459附录十四得：,Fe2+/Fe= -0.440V， Cd2+/Cd = -0.403V,根据题意，该氧化还原反应为： Cd2+ + Fe Cd + Fe2+ 其正极反应为：Cd2+ + 2e- Cd 负极反应为：Fe - 2e- Fe2+,则原电池的电动势：E = Cd2+/Cd - Fe2+/Fe =

11、-0.403V (-0.440V) = 0.037 V,15,学习交流PPT,lgK = zE /0.0592 = 2 0.037 / 0.0592 = 1.25,K = 17.783,解之得：x = 4.7310-2 molL-1,则：平衡后Cd2+的浓度为 0.050- 4.7310-2 = 2.710-3 molL-1,16,学习交流PPT,【第21题(P122)】如果下列原电池的电动势为0.500V (298K)： Pt, H2(100kPa) | H+(? molL-1) Cu2+(1.0 molL-1) | Cu 则溶液的 H+浓度应是多少?,【解】 P459附录十四得：,Cu2+

12、/Cu= 0.337 V， H+/H2 = 0.0000V,根据题意，该原电池的电动势： E = Cu2+/Cu - H+/H2 = 0.337V -H+/H2 = 0.500 V 则：H+/H2 = - 0.163 V,17,学习交流PPT,对于电极反应2H+ + 2 e- H2，根据能斯特方程有：,解之得： cH+ = 1.7610-3 molL-1,即：溶液的 H+浓度应是1.7610-3 molL-1 。,18,学习交流PPT,【第23题(P122)】已知Ag+/Ag=0.799 V，Ksp(AgBr) = 7.710-13。求下列电极反应的： AgBr + e- Ag + Br -,

13、AgBrAg+ +Br - ，Ksp= Ag+Br - = 7.710-13,【解】,当Br - = 1.0molL-1时,而Ag+ + e- Ag Ag+/Ag0.799V AgBr/Ag = Ag+/Ag - 0.0592lg(1/Ksp) = 0.799 - 0.0592lg(7.710-13)-1 = 0.082 V,Ag+=Ksp/Br -=Ksp,相当于非标准状态时的Ag+/Ag，此时cAg+与cBr 有关。,19,学习交流PPT,【第24题(P122)】某根据电极电势解释下列现象： (1) 金属铁能置换Cu2+，而Fe3+溶液又能溶解铜。 (2) H2S溶液久置会变混浊。 (3)

14、 H2O2溶液不稳定，易分解。 (4) 分别用NaNO3溶液和稀H2SO4溶液均不能把Fe2+氧化，但两者混合后就可将Fe2+氧化。 (5) Ag不能置换1 molL-1 HCl中的氢，但可置换1 molL-1 HI中的氢。,20,学习交流PPT,【解释】根据对角线关系，将各标准电极电势按由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方的物质发生反应。,(1) 金属铁能置换Cu2+，而Fe3+溶液又能溶解铜。,反应方向：Cu2+ +FeCu+Fe2+ (金属铁置换Cu2+) 2Fe3+ +Cu2Fe2+ +Cu2+ (Fe3+溶液溶解铜),21,学习交流PPT,【解释】根据对角线关系，将各标准电极

15、电势按由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方的物质发生反应。,(2) H2S溶液久置会变混浊。,反应方向：O2+ 2H2S 2H2O + 2S（白色沉淀） 因此，H2S溶液久置会被空气中的O2所氧化，生成白色的S沉淀而变混浊。,22,学习交流PPT,(3) H2O2溶液不稳定，易分解。,【解释】氧元素的电势图（酸性溶液）如下：,由氧元素电势图可知，对于H2O2而言，其右= 1.77V左= 0.682V，所以H2O2会发生岐化反应：2H2O2 O2 + 2H2O。也就是说， H2O2溶液不稳定，易分解成O2和2H2O 。,23,学习交流PPT,(4) 分别用NaNO3溶液和稀H2SO4溶液

16、均不能把Fe2+氧化，但两者混合后就可将Fe2+氧化。,【解释】各标准电极电势如下：,SO42-+4H+2e- H2SO3+H2O SO42-/H2SO3= 0.17V Fe3+ + e- Fe2+ Fe3+ /Fe2+ = 0.771V NO3-+4H+3e- NO+2H2O NO3-/NO= 0.96V,由此可见，H2SO4与Fe2+之间并不符合对角线关系，且二者的电极电势相差较大，因此，稀H2SO4溶液不能把Fe2+氧化。,24,学习交流PPT,此外， NO3-/NO= 0.96V Fe3+ /Fe2+ = 0.771V，即HNO3与Fe2+之间符合对角线关系。虽然如此，在中性条件下NO

17、3-/NO= 0.407 V Fe3+ /Fe2+ = 0.771 V，故也不能将Fe2+氧化。 但在酸性条件下，将NaNO3溶液与稀H2SO4溶液混合后，就可将Fe2+氧化。,NO3-/NO的计算：假设NO3-(aq)及NO(g)均为标准状态,25,学习交流PPT,(5) Ag不能置换1 molL-1 HCl中的氢，但可置换1 molL-1 HI中的氢。,【解释】倘若上述置换反应均能发生时，则生成的Ag+将很快与Cl-或I-结合成AgCl或AgI沉淀，故应考察AgCl/Ag+、AgI/Ag+ 与H+/H2之间的关系。各标准电极电势如下：,AgI + e- Ag + I- AgI/Ag+ = - 0.152 V 2H+ + 2e- H2 H+/H20.0000V AgCl + e- Ag + Cl- AgCl/Ag+ = 0.2223 V,反应方向： 2Ag+2H+2I- 2AgI+H2(Ag置换HI中的氢) 2AgCl+H2 2Ag+2H+ +2Cl-(A