无机化学第六章答案.docx
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无机化学第六章答案
第六章氧化还原平衡及氧化还原滴定法习题
1.下列物质中元素的氧化数。
(1)CrO42-中的Cr
(2)MnO42-中的Mn
(3)Na2O2中的O(4)H2C2O4·2H2O中的C
解答:
(1) Cr:
+6;
(2) Mn:
+6;(3) O:
-1;(4) C:
+3
2.下列反应中,哪些元素的氧化数发生了变化?
并标出氧化数的变化情况。
(1)Cl2+H2O=HClO+HCl
(2)Cl2+H2O2=2HCl+O2
(3)Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2+2H2O
(4)K2Cr2O7+6KI+14HCl=2CrCl3+3I2+7H2O+8KCl
解答:
(1)Cl:
from0to +1 and -1
(2)Cl:
from0 to-1;O:
from-1to0
(3)Cu:
from0to+2;S:
from+6to+4
(4)Cr:
from+6to+3;I:
from-1to0
3.用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。
(1)Br2+OH-→BrO3-+Br-
(2)Zn+ClO-→Zn(OH)42-+Cl-
(3)MnO4-+SO32-→MnO42-+SO42-
(4)H2O2+Cr(OH)4-→CrO42-+H2O
解答:
(1)Br2+12OH-=2BrO3-+6H2O+10e
(2e+Br2=2Br-)×5
6Br2+12OH-=2BrO3-+6H2O+10Br-
(2)Zn+4OH-=Zn(OH)42-+2e
H2O+ClO-+2e=2OH-+Cl-
Zn+H2O+2OH-+ClO-=Zn(OH)42-+Cl-
(3)(MnO4-+e=MnO42-)×2
2OH-+SO32-=H2O+SO42-+2e
2MnO4-+2OH-+SO32-=2MnO42-+H2O+SO42-
(4)(H2O2+2e=2OH-)×3
(4OH-+Cr(OH)4-=CrO42-+4H2O+3e)×2
3H2O2+2OH-+2Cr(OH)4-=2CrO42-+8H2O
4.用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。
(1)S2O82-+Mn2+→MnO4-+SO42-
(2)PbO2+HCl→PbCl2+Cl2+H2O
(3)Cr2O72-+Fe2+→Cr3++Fe3+
(4)I2+H2S→I-+S
解答:
(1)(S2O82-+2e=2SO42-)×5
(4H2O+Mn2+=MnO4-+8H++5e)×2
5S2O82-+8H2O+2Mn2+=2MnO4-+16H++10SO42-
(2)PbO2+4H++2e=Pb2++2H2O
2Cl-=Cl2+2e
PbO2+4HCl=PbCl2+Cl2+2H2O
(3)Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O
(Fe2+=Fe3++e)×6
Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++7H2O+6Fe3+
(4)I2+2e=2I-
H2S=S+2H++2e
I2+H2S=2I-+S+2H+
5. Diagramgalvaniccellsthathavethefollowingnetreactions.
(1)Fe+Cu2+=Fe2++Cu
(2)Ni+Pb2+=Ni2++Pb
(3)Cu+2Ag+=Cu2++2Ag(4)Sn+2H+=Sn2++H2
解答:
(1).(-)Fe|Fe2+(c1)‖Cu2+(c2)|Cu(+)
(2).(-)Ni|Ni2+(c1)‖Pb2+(c2)|Pb(+)
(3).(-)Cu|Cu2+(c1)‖Ag+(c2)|Ag(+)
(4).(-)Sn|Sn2+(c1)‖H+(c2)|H2,Pt(+)
6.下列物质在一定条件下都可以作为氧化剂:
KMnO4、K2Cr2O7、CuCl2、FeCl3、H2O2、I2、Br2、F2、PbO2试根据标准电极电势的数据,把它们按氧化能力的大小排列成顺序,并写出它们在酸性介质中的还原产物。
解答:
氧化能力由大到小排列如下:
解答:
(1)F2、
(2)H2O2、(3)KMnO4、(4)PbO2、(5)K2Cr2O7、(6)Br2、(7)FeCl3、(8)I2、(9)CuCl2
在酸性介质中的还原产物依次如下:
F-、H2O、Mn2+、Pb2+、Cr3+、Br-、Fe2+、I-、Cu
7..Calculatethepotentialofacellmadewithastandardbromineelectrodeastheanodeandastandardchlorineelectrodeasthecathode.
解答:
已知φ?
(Cl2/Cl-)=;φ?
(Br2(l)/Br-)=
则电动势E?
=φ?
(+)-φ?
(-)=-=(V)
8.Calculatethepotentialofacellbasedonthefollowingreactionsatstandardconditions.
(1)2H2S+H2SO3→3S+3H2O
(2)2Br-+2Fe3+→Br2+2Fe2+
(3)Zn+Fe2+→Fe+Zn2+
(4)2MnO4-+5H2O2+6HCl→2MnCl2+2KCl+8H2O+5O2
解答:
(1)
(2)- (3) (4)
9.已知MnO4-+8H++5e=Mn2++4H2O ?
?
=
Fe3++e=Fe2+?
?
=
(1)判断下列反应的方向
MnO4-+5Fe2++8H+→Mn2++4H2O+5Fe3+
(2)将这两个半电池组成原电池,用电池符号表示该原电池的组成,标明电池的正、负极,并计算其标准电动势。
(3)当氢离子浓度为10mol·L-1,其它各离子浓度均为1mol·L-1时,计算该电池的电动势。
解答:
(1)MnO4-+5Fe2++8H+→Mn2++4H2O+5Fe3+
正向进行
(2)(-)Pt|Fe2+(c1),Fe3+(c2)‖MnO4-(c3),Mn2+(c4)|Pt(+)
E?
=-=
(3)E=[+5)lg108]-=-=
10.已知下列电池Zn|Zn2+(xmol·L-1)‖Ag+mol·L-1)|Ag的电动势E=
求Zn2+离子的浓度。
解答:
E=?
+-?
-=(?
?
Ag+/Ag++)-(?
?
Zn2+/Zn+
lgcZn2+)=·L
+(-+
lgcZn2+)=·L
∴c(Zn2+)=mol·L-1
11.当HAc浓度为mol·L-1,p(H2)=100kPa,测得?
(HAc/H2)=.求溶液中H+的浓度和HAc的解离常数Ka?
解:
由题意得,?
(HAc/H2)=?
?
(H+/H2)+2)lg[H+]2/p(H2)/p?
=lg[H+]=
可得[H+]=×10-3mol·L-1
HAc的解离常数Ka?
=[H+]2/(c-[H+])=×10-5
12.在标准状态下,MnO2和HCl反应能否制得Cl2?
如果改用12mol·L-1的浓盐酸呢(设其他物质仍处于标准态)?
解:
由题意得,正极反应:
MnO2+2e+4H+→Mn2++2H2O
负极反应:
4HCl(浓)→Cl2+2Cl-+4H++2e
标准状况下E?
=E?
(MnO2/Mn2+)-E?
(Cl2/Cl-)=故此时不能制得Cl2。
改用12mol·L-1的浓盐酸时,
E=[E?
(MnO2/Mn2+)-
(2)lg(1/[H+]4)]-[E?
(Cl2/Cl-)-
(2)lg[H+]4[Cl-]2]
=+×4×2)-说明改用12mol·L-1的浓盐酸时能制得氢气
13.为了测定PbSO4的溶度积,设计了下列原电池
(-)Pb|PbSO4|SO42-mol·L-1)‖Sn2+mol·L-1)|Sn(+)
在25C时测得电池电动势E?
=,求PbSO4溶度积常数K?
sp。
解答:
∵?
?
正=-=-?
?
负
∴?
?
负=-
∵[Pb2+][SO42-]=K?
sp
∴-=-+
lg[Pb2+]
=+
lg
∴K?
sp=
-8
14.利用下述电池可以测定溶液中Cl-的浓度,当用这种方法测定某地下水Cl-含量时,测得电池的电动势为,求某地下水中Cl-的含量
(-)Hg(s)|Hg2Cl2(l)|KCl(饱和)‖Cl-(c)|AgCl(s)|Ag(s)(+)
解:
由题意得:
E[AgCl(s)/Ag(s)]=E?
[AgCl(s)/Ag(s)]+[Cl-]=lg[Cl-]
查表得E[Hg(s)/Hg2Cl2(l)/KCl(饱和)]=
故电池的电动势为E=E+-E-=(lg[Cl-])=
lg[Cl-]=故[Cl-]=×10-6mol·L-1
15.根据标准电极电势计算298K时下列电池的电动势及电池反应的平衡常数
(1)(-)Pb(s)|Pb2+mol·L-1)‖Cu2+mol·L-1)|Cu(s)(+)
(2)(-)Sn(s)|Sn2+mol·L-1)‖H+mol·L-1)|H2(105Pa),Pt(s)(+)
(3)(-)Pt,H2(105Pa)|H+(1mol·L-1)‖Sn4+mol·L-1),Sn2+mol·L-1)|Pt(+)
(4)(-)Pt,H2(105Pa)|H+mol·L-1)‖H+mol·L-1)|H2(105Pa),Pt(+)
解答:
(1)?
负=-+
=-
?
正=+
=
E=-(-=
E?
=+=
lgK?
=
∴K?
=×1015
(2)?
正=0
?
负=-+
=
∴E=
lgK?
=
∴K?
=×104
(3)?
负=0
?
正=+
lg
=
∴E=
lgK?
=
∴K?
=×105
(4)?
正=0
?
负=0+
lg
=-
∴E=
K?
=1
16.下列三个反应:
(1)A+B+=A++B
(2)A+B2+=A2++B
(3)A+B3+=A3++B
的平衡常数值相同,判断下述那一种说法正确?
(a)反应
(1)的值?
?
最大而反应(3)的值?
?
最小;
(b)反应(3)的?
?
值最大;
(c)不明确A和B性质的条件下无法比较?
?
值的大小;
(d)三个反应的?
?
值相同。
答:
C
17.试根据下列元素电势图:
?
A?
/V
回答Cu+、Ag+、Au+、Fe2+等离子哪些能发生歧化反应。
解答:
Cu+、Au+能发生歧化。
18.计算在1mol·L-1溶液中用Fe3+滴定Sn2+的电势突跃范围。
在此滴定中应选用什么指示剂?
若用所选指示剂,滴定终点是否和化学计量点符合?
解答:
?
?
(Sn4+/Sn2+)= ?
?
(Fe3+/Fe2+)=
突跃范围:
(+3×
=)V~(—3×
=)V
选次甲基蓝;符合,?
sp=
=
19.将含有BaCl2的试样溶解后加入K2CrO4使之生成BaCrO4沉淀,过滤洗涤后将沉淀溶于HCl再加入过量的KI并用Na2S2O3溶液滴定析出的I2,若试样为0.4392g,滴定时耗去mol·L-标准溶液,计算试样中BaCl2的质量分数。
解答:
Ba2++CrO42-=BaCrO4 2CrO42-+6I-+16H+=2Cr3++8H2O+3I2
I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI
∴Ba2+~CrO42-~3/2I2~3S2O32-nBa2+=1/3nS2O32-
BaCl2%=
=%
20.用KMnO4法测定硅酸盐样品中的Ca2+含量,称取试样0.5863g,在一定条件下,将钙沉淀为CaC2O4,过滤、洗涤沉淀,将洗净的CaC2O4溶解于稀H2SO4中,用mol·L1KMnO4的标准溶液滴定,消耗,计算硅酸盐中Ca的质量分数。
解答:
5Ca2+~5C2O42-~2MnO4-
n(Ca2+)=
n(MnO4-)
∴n(Ca2+)=mol
Ca2+%=
21.大桥钢梁的衬漆用红丹(Pb3O4)作填料,称取0.1000g红丹加HCl处理成溶液后再加入K2CrO4,使定量沉淀为PbCrO4:
Pb2++CrO42-==PbCrO4
将沉淀过滤、洗涤后溶于酸并加入过量的KI,析出I2以淀粉作指示剂用mol·L-1Na2S2O3溶液滴定用去,求试样中Pb3O4的质量分数。
解答:
2CrO42-+6I-+16H+=2Cr3++8H2O+3I2
I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI
Pb3O4~3PbCrO4~3CrO42-~9/2I2~9Na2S2O3
n(Pb3O4)=1/9n(Na2S2O3)
∴Pb3O4%=
%
22.抗坏血酸(摩尔质量为176.1g·mol1)是一个还原剂,它的半反应为:
C6H6O6+2H++2e===C6H8O6
它能被I2氧化。
如果柠檬水果汁样品用HAC酸化,并加入mol·L-1I2溶液,待反应完全后,过量的I2用mol·L-1Na2S2O3滴定,计算每毫升柠檬水果汁中抗坏血酸的质量。
解答:
C6H6O6~I2~2Na2S2O3n(C6H6O6=n(I2)=1/2×n(Na2S2O3)
∴W=
23.已知Hg2Cl2(s)+2e=2Hg(l)+2Cl-?
?
=
Hg22++2e=2Hg(l)?
?
=
求:
Ksp?
(Hg2Cl2)(提示:
Hg2Cl2(s)=Hg22++2Cl-)
解答:
Hg2Cl2(s)+2e=2Hg(l)+2Cl-
Hg22++2e=2Hg(l)
将上述两方程式相减得:
Hg2Cl2(s)=Hg22++2Cl-E?
=-
此反应的平衡常数K?
,即是的Hg2Cl2(s)K?
sp,因此:
lgK?
=lgK?
sp=
=- K?
=10-
Ksp?
(Hg2Cl2)=K?
=10-=×10-18
24.已知下列标准电极电势
Cu2++2e=Cu?
?
=
Cu2++e=Cu+?
?
=
(1).计算反应Cu+Cu2+=2Cu+的平衡常数。
(2)已知Ksp?
(CuCl)=×10-6,试计算下面反应的平衡常数。
Cu+Cu2++2Cl-==2CuCl↓
解答:
(1)Cu2++2e=Cu
Cu2++e=Cu+
Cu2+Cu+?
?
Cu
=
∴?
?
=
lgK?
=
∴K?
=×10-7
(2)对负极:
CuCl+e=Cu+Cl-
Ksp=[Cu+][Cl-]
?
?
CuCl/Cu=+
lg[Cu+]
=+lg
因为[Cl-]=1mol/L
?
?
CuCl/Cu=+=
对正极:
Cu2++e+Cl-==CuCl↓
?
?
Cu2+/Cucl=?
Cu2+/Cu=?
?
Cu2+/Cucl+lg(Cu2+/Cu+)=+lg(1/Ksp?
(CuCl))=+lg(1/×10-6)=
∴lgK?
=
=
∴K?
=×105
25.吸取含有的IO3-和IO4-试液,用硼砂调溶液pH,并用过量KI处理,使IO4-转变为IO3-,同时形成的I2用去mol·L-1Na2S2O3溶液。
另取试液,用强酸酸化后,加入过量KI,需同浓度的Na2S2O3溶液完成滴定,用去。
计算试液中IO3-和IO4-的浓度。
.解答:
IO4-+2I-+2H+=IO3-+I2+H2O,IO4-~I2~2Na2S2O3,n(IO4-)=1/2n(Na2S2O3)
C(IO4-)=
=L
强酸酸化以后:
7I-+8H+=4I2+4H2O,IO4-~4I2~8Na2S2O3,n(IO4-)=1/8n(Na2S2O3)
IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O,IO3-~3I2~6Na2S2O3,n(IO3-)=1/6n(Na2S2O3)
I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+NaI,
设滴定IO4-所消耗的Na2S2O3的体积数为V1ml,滴定IO3-为V2ml
则×10=1/8×
V1=
V2==
×C(IO4-)=1/6××
∴C(IO4-)=mol/L
26.测定铜含量的分析方法为间接碘量法:
2Cu2++4H+=2CuI+I2
I2+2S2O32-=2I-+S4O62-
用此法分析铜矿样中的铜的含量,为了使mol·L-1Na2S2O3标准溶液能准确滴定﹪的Cu,应称取铜矿样多少克?
解:
由题意得:
Cu2+~S2O32-
n(Cu2+)=n(S2O32-)=mol·L-1××10-3L=×10-4mol
故m(Cu2+)=n(Cu2+)×M(Cu2+)=×10-4mol×63.55g·mol-1=×10-3g
故应称取铜矿样:
m(Cu2+)/﹪=0.6673g
27.Calculatethestandardfreeenergychangeat25℃forthereaction
Cd(s)+Pb2+(aq)→Cd2+(aq)+Pb(s)
.解答:
Cd(s)+Pb2+(aq)→Cd2+(aq)+Pb(s)
?
?
Cd2+/Cd=-?
?
pb2+/pb=-
∴E?
=--(-=
ΔG?
=-nFE?
=2×96500×=-53461J·mol=-KJ·mol
28.Calculatethepotentialat25℃forthecell
Cd∣Cd2+·L)‖Pb2+·L)∣Pb
Thecellreactionandstandardstatepotentialofthecellweredeterminedinexercise7-25.
解答:
?
正=-+
=-
?
负=-+
=-
∴E=--(-=