氧化还原反应作业更正文档格式.docx

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而反应的ΔGm0是状态函数，只与反应的起始状态与终了状态有关，而与反应过程无关，同时电动势可以不相同而ΔGm0相同。

10-5将下列氧化还原反应设计为两个半电池反应，并利用标准电极电势表的数据，求在298K时反应的平衡常数。

（1）Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-;

（2）Zn+Hg2Cl2=2Hg+Zn2++2Cl-;

（3）Cl2+H2O=HClO+H++Cl-;

（4）2H2O=2H2+O2;

解：

（1）根据氧化还原反应与电池反应的关系，将反应分解为：

正极反应：

Cl2+2e=2Cl-；

负极反应：

Fe3++e=Fe2+；

电池反应的电动势ε0=φ正-φ负=1.36–0.771=0.589（V）

根据电池电动势与反应平衡常数的关系：

RTlnK0=nFε0；

反应的平衡常数为8.57×

1019；

（2）根据氧化还原反应与电池反应的关系，将反应分解为：

Hg2Cl2+2e=Hg+2Cl-；

Zn2++2e=Zn；

电池反应的电动势ε0=φ正-φ负=0.268–（-0.762）=1.03（V）

反应的平衡常数为7.194×

1034；

（3）根据氧化还原反应与电池反应的关系，将反应分解为：

2ClO-+4H++2e=Cl2+2H2O；

电池反应的电动势ε0=φ正-φ负=1.36–1.611=-0.251（V）

反应的平衡常数为3.0×

10-9；

（4）根据氧化还原反应与电池反应的关系，将反应分解为：

2H++2e=H2；

O2+4H++4e=2H2O；

电池反应的电动势ε0=φ正-φ负=0–1.22=-1.22（V）

反应的平衡常数为3.67×

10-83；

10-9.已知：

Fe3++e＝Fe2+;

Fe（OH）3的

，Fe（OH）2的

求半反应：

Fe（OH）3+e＝Fe（OH）2+OH－的标准电极电势。

根据标准电极电势的定义，

将两电极反应组成电池：

Fe3++e＝Fe2+

Fe（OH）3+e＝Fe（OH）2+OH－

电池反应：

Fe3++Fe（OH）2+OH－＝Fe（OH）3+Fe2+；

反应的平衡常数为：

则：

解之：

半反应：

Fe（OH）3+e＝Fe（OH）2+OH－的标准电极电势为－0.485V

10-10.已知：

Cu++e=Cu；

标准电极电势为0.52V；

CuCl的K0sp=1.7×

10-7；

计算电极反应CuCl+e=Cu+Cl-的电极电势；

解：

将反应设计为电池，则：

CuCl+e=Cu+Cl；

Cu++e=Cu；

电池反应为：

CuCl=Cu++Cl-；

即反应的平衡常数为CuCl的溶度积常数K0sp=1.7×

电池反应的电动势ε0=φ正-φ负=？

–0.52=-1.22（V）

答：

计算电对的电极电势为0.11992V

10-11.有一原电池（-）A∣A2+‖B2+∣B（+），当[A2+]=[B2+]时电动势为0.78V。

现使该电池的电动势值减半，求此时的[A2+]/[B2+]。

该原电池的电池反应为：

B2++A=B+A2+；

正极反应：

B2++2e=B；

负极反应：

A2++2e=A；

假设A、B皆为固体（或单质），则平衡常数K0=[A2+]/[B2+]

根据电池反应的Nerst方程：

；

[A2+]=[B2+]时电动势为0.78，即标准电动势ε0=0.78V；

故当电池电动势降为原来值的一半时，即0.39V，溶液中的[A2+]/[B2+]为：

即：

[A2+]/[B2+]=1.579×

1013；

题设条件下的[A2+]/[B2+]=1.579×

10-15.已知电对Cu2+/Cu+，电极电势＝0.15V，电对I2/I－电极电势为0.54V，CuI的溶度积常数Ksp＝1.3×

10－12，求：

（1）氧化还原反应Cu2++2I－＝CuI+1/2I2在298K时的平衡常数；

（2）若溶液中Cu2+的起始浓度为0.10mol.dm-3，I－的起始浓度为1.0mol.dm-3，计算达平衡时残留在溶液中的Cu2+的浓度。

（1）将反应Cu2++2I－＝CuI+1/2I2设计为电池，则：

正极反应为：

Cu2++I-+e＝CuI；

负极反应为：

I2+2e＝2I－；

反应的平衡常数表达式为：

又：

反应达平衡时，正极电极电势＝负极电极电势

解之K0＝1.98×

105；

（2）设平衡时Cu2+的浓度为x，则：

Cu2++2I－＝CuI+1/2I2

开始0.11.0

平衡时x1－2（0.1－x）

x＝8.7×

10－6mol.dm-3;

10-18.已知：

（1）分别写出两电对的电极反应。

（2）分别写出Cr电极为正极、Cl为负极所构成的原电池的电池符号和电池反应。

计算该原电池的标准电动势ε0电池，298K时电池反应的ΔrGm0和平衡常数K0。

（3）若仅负极中盐酸的浓度改为10.0mol.dm-3，计算此时该原电池的电动势ε电池。

（4）若正极、负极中盐酸的浓度均改为10.0mol.dm-3，计算此时该原电池的电动势ε电池。

（1）题设电对对应的电极反应为：

Cr2O72－+14H++6e＝2Cr3++7H2O;

Cl2+2e＝2Cl－；

（2）Cr电极为正极、Cl为负极所构成的原电池的电池符号和电池反应为：

电池符号：

（－）Pt∣Cl－（aq）∣Cl2（g）‖Cr3+（aq），Cr2O72-（aq）∣Pt（+）

Cr2O72－+14H++6Cl－＝2Cr3++7H2O+3Cl2;

电池的标准电动势：

ε0电池＝1.23－1.36＝－0.13V；

电池的ΔrGm0为：

ΔrGm0＝－nFε0电池＝－6×

96484×

（－0.13）＝75.26（kJ）

反应平衡常数K0为：

（3）负极中盐酸的浓度改为10.0mol.dm-3时，

电对Cl2/Cl－的电极电势为：

电动势：

ε电池＝1.23－1.3008＝－0.0708V；

（4）正极、负极中盐酸的浓度均改为10.0mol.dm-3原电池的电动势ε电池为：

电对Cr2O72－/Cr3+的电极电势为：

则结合（3）计算结果电池的电动势为：

ε电池＝1.3681－1.3008＝0.0673（V）

10-19.298K时测得如下原电池：

（－）Cu∣Cu2+（0.01mol.dm-3,aq）‖Ag+（1.0mol.dm-3,aq）∣Ag（+）

的电动势为0.52V。

（1）若已知电极电势

，求电极电势

（2）求该原电池的标准电动势。

（3）写出该原电池的电池反应，并计算其平衡常数。

（1）题设电池的电池反应为：

2Ag++Cu=Cu2++2Ag

根据电池反应Nerst方程可得：

（2）该原电池的标准电极电势为：

ε0电池＝0.8－0.3392＝0.4608（V）；

（3）该原电池的电极反应为：

正极反应为：

Ag++e=Ag；

负极反应为：

Cu2++2e=Cu

电池反应为：

反应的平衡常数为：

10-22.在实验室中通常用下列反应制取氯气，试通过计算回答，为什么必须使用浓盐酸。

MnO2（s）+4HCl（aq）=MnCl2（aq）+Cl2↑+2H2O；

已知：

MnO2+4H++2e=Mn2++2H2O，

Cl2+2e=2Cl-，

（1）反应进行的方程式为：

MnO2+4H++2Cl-==Mn2++2H2O+Cl2

由题设条件可知：

<

故在标准状态下MnO2不能氧化盐酸制备氯气。

但：

，

即可以通过改变体系的H+浓度实现反应。

（2）根据电池反应的Nerst方程：

要使反应发生，必须有ε0≥0，

设此时的[Mn2+]平衡=1mol.dm-3，P氯气=1.0atm.

则[Cl-]平衡=[H+]平衡+2[Mn2+]平衡=[H+]平衡+2；

解此方程可以获得[H+]平衡=4.7mol.dm-3。

此外，从反应式可以看出生成1oml的Mn2+需要消耗4mol的H+，

故[H+]起始=4.7+4=8.7mol.dm-3。

故所以，如要用盐酸与MnO2制备氯气，必须用浓盐酸，并且盐酸的起始浓度必须大于9mol.dm-3。

10-24.下面是氧元素的电势图，根据此图回答下列问题。

（1）计算后说明H2O2在酸性溶液中的氧化性强弱，在碱性溶液中的还原性强弱。

（2）计算后说明H2O2在酸性溶液和碱性溶液中的稳定性。

（3）计算H2O的离子积常数。

物质的氧化性与还原性强弱与对应的电对电极电势大小有关，如果还原电势越大，氧化性越强，反之则还原性越强。

根据给出的电势图，未知电对的电极电势为：

酸性体系中：

碱性体系中：

（1）如果H2O2为氧化剂，即获得电子，

对应电对为H2O2/H2O（酸性）和HO2-/OH-（碱性），从电势图可见，前者的电极电势明显要高一些，即在酸性中H2O2的氧化性更强。

如果H2O2为还原剂，即给出电子，

对应的电对为：

O2/H2O2（酸性）和O2/HO2-（碱性），从电势图可见，前者的电极电势明显要高一些，即在碱性中H2O2的还原性更强。

（2）从电势图还可以看出，酸性与碱性介质中，右边电极电势都大于左边电极电势，说明H2O2在酸性与碱性中都要发生歧化反应，即稳定性较差。

但在酸性介质中差异要大一些，说明在碱性介质中的歧化程度没有酸性大，即在碱性介质中的稳定性更高一些。

（3）H2O的离子积常数对于的反应式为H2O=H++OH-；

两边同加上H2O2，则H2O*+H2O2=H++OH-+H2O2*;

或H2O*+H++HO2-=H++OH-+H2O2*

将反应设计为电池，电极反应为：

HO2-+H++2e=2O*H-

H2O2+2H++2e=2H2O*

2H2O=2H++2OH-；

电池电动势ε0=φ正-φ负=0.88–1.765=-0.885（V）

根据平衡常数之间的关系：

水的离子积常数为1.06×

10-15；