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1、无机化学周祖新习题解答第五章第五章 氧化-还原反应无机化学习题解答（5）思考题1什么是氧化数如何计算分子或离子中元素的氧化数氧化数是某一原子真实或模拟的带电数。若某一原子并非真实得到若失去电子而带电荷，可以认为得到与之键合的电负性小于它的原子的电子或给予与之键合的电负性大于它的原子电子，然后计算出来的带电情况叫氧化数。已知其他原子的氧化数，求某一原子的氧化数时可用代数和的方法，中性分子总带电数为零；离子总带电数为离子的电荷。2指出下列分子、化学式或离子中划线元素的氧化数：As2O3 KO2 NH4+ Cr2O72- Na2S2O3 Na2O2 CrO5 Na2PtCl6 N2H2 Na2S52

2、As2O3 +3，KO2 +1，NH4+ -3，Cr2O72-+3，Na2S2O3 +2，Na2O2 -1，CrO5 +10，Na2PtCl6 +4，N2H2 -1，Na2S5 -2/5，3举例说明下列概念的区别和联系：氧化和氧化产物 还原和还原产物电极反应和原电池反应 电极电势和电动势3氧化是失去电子氧化数升高，所得氧化态较高产物即为氧化产物。还原是得到电子氧化数降低，所得氧化态较较产物即为还原产物。在某个电极上发生的反应为电极反应，分为正极的还原反应和负极的氧化反应，总反应为原电池反应。固体电极材料与所接触的溶液间的电势差即为该原电池的电极电势。两电极构成原电池时两电极间的电势差为该原电池

3、的电动势。4指出下列反应中何者为氧化剂，它的还原产物是什么何者为还原剂，它的氧化产物是什么2FeCl3+CuFeCl2+CuCl2Cu+CuCl2+4HCl2H2CuCl3Cu2O+H2SO4Cu+CuSO4+H2O4氧化剂：FeCl3，还原产物：FeCl2，还原剂：Cu，氧化产物：CuCl2。氧化剂：CuCl2，还原产物：2H2CuCl3，还原剂：Cu，氧化产物：2H2CuCl3。氧化剂：Cu2O，还原产物：Cu，还原剂：Cu2O，氧化产物：CuSO4。5离子-电子法配平氧化-还原方程式的原则是什么判断下列配平的氧化还原方程式是否正确，并把错误的予以改正。2FeCl2+3Br22FeBr3+

4、4Cl-Fe2+NO3-+4H+Fe3+NO+2H2O5原则是：(1)根据质量守恒定律，反应前后各种元素的原子总数各自相等；(2)根据电荷平衡，反应前后各物种所带电荷总数之和相等。6FeCl2+3Br22FeBr3+4FeCl33Fe2+NO3-+4H+3Fe3+NO+2H2O6下列说法是否正确 电池正极所发生的反应是氧化反应； E值越大则电对中氧化型物质的氧化能力越强； E值越小则电对中还原型物质的还原能力越弱；电对中氧化型物质的氧化能力越强则还原型物质的还原能力越强。6错。电池正极所发生的反应是还原反应；错。氧化能力强弱还与该物质浓度有关；错。还原能力强弱还与该物质浓度有关；错。电对中氧化

5、型物质的氧化能力越强则还原型物质的还原能力越弱。5书写电池符号应遵循哪些规定5负极写在左边，正极写作右边，以双垂线()表示盐桥，以单垂线()表示两个相之间的界面。盐桥的两边应该是半电池组成中的溶液。若电对物质本身不能导电，需引进辅助电极。6简述电池的种类，并举例说明。6除金属及其对应的金属盐溶液以外，还有金属极其难溶盐电极，如AgCl/Ag，Hg2Cl2/Hg等。还有非金属单质及其对应的非金属离子(如H2和H+,O2和OH-,Cl2和Cl-)、同一种金属不同价的离子(如Fe3+和Fe2+，Sn4+和Sn2+)等。7怎样利用电极电势来确定原电池的正、负极，计算原电池的电动势7计算，若已知电极物质

6、的浓度，查出其表示电极电势，通过能斯特方程计算出电极电势，电极电势高的电极为正极，电极电势低的为负极。实验，把两电对物质连接起来，溶液间用盐桥，固体电极间用平衡电桥测出电动势，从电动势可知正、负极。8举例说明电极电势与有关物质浓度（气体压力）之间的关系。8电极电势与有关物质浓度（气体压力）之间的关系由能斯特方程确定。氧化态（或电极半反应中在氧化态一边）物质浓度越高，其电极电势也越高。如K2Cr2O7溶液，K2Cr2O7和H+浓度越大，其电极电势越高，氧化能力越强；还原态浓度越高，其还原能力越强。如S2-溶液，S2-浓度越低，其还原能力越弱，HNO3能氧化CuS沉淀平衡中S2-，但在HgS沉淀平

7、衡中，由于HgS的KOSP很小，S2-浓度很小，还原能力很弱，HNO3就不能氧化HgS沉淀平衡中S2-。9正极的电极电势总是正值，负极的电极电势总是负值，这种说法是否正确9这种说法是错误的。两电对间的正、负极是电极电势的相对高低不同，电极电势高的一端为正极，电极电势低的一端为负极。与电极电势本身是正、负值无关。电极电势正、负本身也是相对与标准氢电极人为规定的。10标准氢电极，其电极电势规定为零，那么为什么作为参比电极常采用甘汞电极而不用标准氢电极10标准氢电极的条件比较苛刻，要求H+浓度(严格的说应为活度)为L-1，氢气的分压为100kPa，电极材料为海绵状铂黑。在实际应用中，随着电极反应的进

8、行，H+浓度马上变化，不再是标准态了，海绵状铂黑吸附了痕量杂质，电极电势也会改变，故实际使用标准氢电极作标准电极来测其他电极的电极电势的情况很少。从甘汞电极的半反应可知Hg2Cl2(s)+2e-2Hg(l)+2Cl-(aq)，在反应过程，仅有Cl-浓度有变化（固体、液体不计入能斯特方程），在溶液中本身有大量Cl-的情况下，在电极反应中，其电极电势是不变的。11同种金属及其盐溶液能否组成原电池若能组成，盐溶液的浓度必须具备什么条件11只要电极电势不同，就能组成原电池。同种金属及其盐溶液只要金属离子浓度不同，电极电势就不同，就能组成原电池，这种原电池叫浓差原电池。12判断氧化还原反应进行方向的原则

9、是什么什么情况下必须用E值什么情况下可以用E值12两电对的E值不同，两电对间就可发生氧化还原反应，E值大的氧化态物质作氧化剂，E值小的还原态物质作还原剂。若两电对的E值相差较大(大于，一般直接用E值就可以判断正、负极；若两电对的E值相差较小(小于，就必须把各自浓度代入能斯特方程，计算出E值，再判断氧化还原反应能否进行。若有沉淀剂或配位体使金属离子浓度急剧减小，则不管两电对E值相差多大，都要把各自浓度代入能斯特方程，计算出E值，再判断氧化还原反应能否进行。13由标准锌半电池和标准铜半电池组成原电池：()ZnZnSO4(1molL-1)CuSO4(1molL-1) Cu()改变下列条件时电池电动势

10、有何影响 增加ZnSO4溶液的浓度； 增加CuSO4溶液的浓度； 在CuSO4溶液中通入H2S。当电池工作10min后，其电动势是否发生变化为什么在电池的工作过程中，锌的溶解与铜的析出，质量上有什么关系13电池电动势减小。电池电动势增大。电池电动势减小。当电池工作10min后，由于Cu2+浓度减小，Zn2+浓度增大，电动势也减小。锌的溶解与铜的析出，摩尔数相同，质量上等于其摩尔质量比，:。14试述原电池与电解槽的结构和原理，并从电极名称、电极反应和电子流动方向等方面进行比较。14原电池是由于两电对的电极电势不同而发生的氧化还原反应，由于电子传递要通过外电路，两电对不直接接触，一般在两个容器中进

11、行，中间用盐桥连接。电极电势高的一极为正极，电极电势低的一端为负极。电子从负极流向正极。 电解槽是在外加电源作用下强迫进行的氧化还原反应。与外电源正极相连的为阴极，溶液中电活性物质或电极物质本身在此得电子，与外电源负极相连的为阳极，溶液中电活性物质或电极物质本身在此失去电子。电子从阴极到阳极。15影响电解产物的主要因素是什么当电解不同金属的卤化物和含氧酸盐水溶液时，所得的电解产物一般规律如何15影响电解产物的主要因素是电对物质的E值。E值越大其氧化态越易德电子而被还原。16金属发生电化学腐蚀的实质是什么为什么电化学腐蚀是常见的而且危害又很大的腐蚀16金属发生电化学腐蚀的实质是金属失去电子、变成

12、离子的过程。暴露的金属与周边的介质常会发生析氢或吸氧腐蚀，使金属大量腐蚀，破坏了材料的力学结构或产品其他性质，产生了大量的危害或潜在危害。17通常金属在大气中的腐蚀是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀分别写出这两种腐蚀的化学反应式。1718镀层破裂后，为什么镀锌铁（白铁）比镀锡铁（马口铁）耐腐蚀19为什么铁制的工具在沾有泥土处很容易生锈19沾有泥土处有较多的溶有O2或CO2的水，易构成原电池发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀。20 用标准电极电势解释：将铁钉投入CuSO4溶液时，Fe被氧化为Fe2+而不是Fe3+； 铁与过量的氯气反应生成FeCl3而不是FeCl2。20 因为EO(Fe2+/Fe)=，EO(Fe3+/F

13、e2+)=，而EO(Cu2+/Cu)=，EO(Fe2+/Fe)EO(Cu2+/Cu)EO(Fe3+/Fe2+)，故Fe被氧化为Fe2+而不是Fe3+；21一电对中氧化型或还原型物质发生下列变化时，电极电势将发生怎样的变化还原型物质生成沉淀；氧化型物质生成配离子； 氧化型物质生成弱电解质；氧化型物质生成沉淀。21还原型物质生成沉淀时，电极电势将增大；氧化型物质生成配离子，电极电势将减小；氧化型物质生成弱电解质，电极电势将减小；氧化型物质生成沉淀，电极电势将减小。习题1用离子-电子法配平下列反应式（酸性介质）MnO4-+Cl-Mn2+Cl2Mn2+NaBiO3MnO4-+Bi3+Cr3+PbO2C

14、r2O72-+Pb2+C3H8O+MnO4-C3H6O2+Mn2+HClO3+P4Cl-+H3PO4I-+H2O2I2+H2OMnO4-+H2O2Mn2+O2+H2OCu2S+HNO3Cu(NO3)2+S+NO+H2O1MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O 2 2Cl-2e-Cl2 52MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2+5Cl2+8H2OMn2+4H2O5e-MnO4-+8H+ 2 NaBiO3+6H+2e-Bi3+3H2O 52Mn2+5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Bi3+7H2O2Cr3+7H2O6e-Cr2O72-+14H+ 1 PbO2+4H+2e-Pb2+2

15、H2O 32Cr3+2PbO2+H2O= 2Cr2O72-+2Pb2+2H+MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O 4 C3H8O4e-+2H2OC3H6O2+6H+ 54MnO4-+5C3H8O+2H+=4Mn2+5C3H8O+6H2OHClO3+5H+6e-Cl-+ 3H2O 10 P4+16H2O20e-4H3PO4+20H+ 310HClO3+ 3P4+18H2O= 10Cl-+12H3PO4+10H+H2O2+2H+2e-2H2O 1 2I-2e-I2 1H2O2+2H+2I-=2H2O+ I2MnO4-+8H+5e-Mn2+ +4H2O 2 H2O22e-O2+2H+ 52MnO

16、4-+ 5H2O2+6H+=2Mn2+ +5O2+8H2OHNO3+3H+3e-NO+2H2O 4 Cu2S4e-2Cu2+S 34HNO3+12H+3Cu2S=4NO+6Cu2+3S +8H2O16HNO3+3Cu2S=4NO+6Cu(NO3)2+3S +8H2O2用离子电子法配平下列反应式（碱性介质）。CrO42-+HSnO2-CrO2-+ HSnO3-H2O2+ CrO22-CrO42-CuS+CN-Cu(CN)43-+S2-+NCO-CN-+ O2CO32-+NH3Al+NO2-Al(OH)4-+NH3。S2O32-+Cl2SO42-+Cl-+H2O2CrO42-+2H2O +3e-C

17、rO22-+ 4OH- 2 HSnO2-+ 2OH-2e-HSnO3-+H2O 32CrO42-+ 3HSnO2-+H2O =2CrO22-+ 3HSnO3-+2OH-H2O2+2e-2OH- 3 CrO2-+4OH-3e-CrO42-+2H2O 23H2O2+2CrO2-+2OH-=2CrO2-+4H2OCuS+4CN-+e-Cu(CN)43-+S2- 2 CN-+2OH-2e-NCO-+H2O 12CuS+9CN-+2OH-=2Cu(CN)43-+2S2-+NCO-+H2OO2+4H2O+4e-8OH- 1 CN-+3OH-2e-CO32-+NH3 22CN-+ O2+4H2O= 2CO3

18、2-+2NH3+2OH-NO2-+5H2O +6e-NH3+7OH- 1 Al+4OH-3e-Al(OH)4- 2NO2-+5H2O + 2Al+OH-= NH3+2Al(OH)4-Cl2+2e-2Cl- 4 S2O32-+10OH-8e-2SO42-+ 5H2O 14Cl2+ S2O32-+10OH-=8Cl- +2SO42-+ 5H2O3下列物质在一定条件下均可作为氧化剂：KMnO4，K2Cr2O7，FeCl3，H2O2，I2，Cl2，SnCl4，PbO2，NaBiO3。试根据它们在酸性介质中对应的标准电极电势数据，把上述物质按其氧化能力递增顺序重新排列，并写出它们对应的还原产物。3解：由

19、于EO(F2/F-)EO(H2O2/H2O)EO(MnO4-/Mn2+)EO(PbO2/Pb2+)EO(Cr2O72-/Cr3+)EO(Cl2/Cl-)EO(Br2/Br-)EO(Fe3+/Fe2+)EO(I2/I-)氧化能力顺序为：F2H2O2MnO4-PbO2Cr2O72-Cl2Br2Fe3+I2对应的还原产物为：HF、H2O、Mn2+、Pb2+、Cr3+、Cl-、Br-、Fe2+、I-4下列物质在一定条件下均可作为还原剂：SnCl2，KI，H2，H2O2，FeCl2，Zn，Al，Na2S，MnCl2。试根据它们在酸性介质中对应的标准电极电势数据，把上述物质按其还原能力递增顺序重新排列，并

20、写出它们对应的氧化产物。4解：由于EO(Mg2+/Mg)EO(Al3+/Al)EO(Zn2+/Zn)EO(H2/H+)EO(S/H2S)EO(Sn4+/Sn2+)EO(I2/I-)EO(Fe3+/Fe2+)还原能力顺序为：MgAlZnH2H2SSnCl2KIFeCl2对应的氧化产物为：Mg2+、Al3+、Zn2+、H+、S、Sn4+、I2、Fe3+。5将下列氧化还原反应设计成原电池，并写出两电极反应：2Ag+FeFe2+2Ag2Ag+2HIAgI(s)+H2(g)Cl2(g)+2I-I2(s)+2Cl-MnO4-+5Fe2+8H+Mn2+5Fe3+4H2O5() FeFe2+ (c1)Ag+(

21、c2)Ag ()正极反应：Ag+e-Ag负极反应：Fe2e-Fe2+() AgAgII- (c1)H+(c2)H2(Pt) ()正极反应：2H+2e-H2负极反应：Ag+I-e-AgI() (Pt)I2I- (c1)Cl-(c2)Cl2(Pt) ()正极反应：Cl2+2e-2Cl-负极反应： 2I-2e-I2()(Pt)Fe2+ (c1)、Fe3+ (c2)MnO4- (c3)、Mn2+ (c4)、H+(c5)(Pt) ()正极反应：MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O负极反应：Fe2+e-Fe3+6根据标准电极电势E，判断下列反应的方向：Cd+Zn2+Cd2+Zn6Mn2+5Cr2O72

22、-+11H2O6MnO4-+10Cr3+22H+K2S2O8+2KCl2K2SO4+Cl26EO(Zn2+/Zn)=EO(Cd2+/Cd)= 反应按所写方程式反方向进行。EO(MnO4-/Mn2+)=EO(Cr2O72-/Cr3+)= 反应按所写方程式方向进行。EO(S2O82-/SO42-)=EO(Cl2/Cl-)= 反应按所写方程式方向进行。7计算下列原电池的电动势，写出相应的电池反应。ZnZn2+ L-1)Fe2+L-1)FePtFe2+L-1),Fe3+L-1)Cl-L-1)Cl2(pO) PtAgAg+L-1)Ag+L-1)Ag7E= E(Fe2+/Fe)E(Zn2+/Zn)= EO

23、(Fe2+/Fe)+2lgc(Fe2+)EO(Zn2+/Zn) +2lgc(Zn2+)=+(+=电池反应：Zn+Fe2+Fe+ Zn2+E= E(Cl2/Cl-)E(Fe3+/Fe2+)= EO(Cl2/Cl-)+2lgp(Cl2)/pO/c2(Cl-)EO(Fe3+/Fe2+) +(Fe3+)/c(Fe2+)=电池反应：Cl2+ 2Fe2+2Cl-+2Fe3+E= E1(Ag+/Ag)E2(Ag+/Ag)= EO(Ag+/Ag)+ (Ag+)EO Ag+/Ag) + lgc2 (Ag+)= (Ag+)/c2 (Ag+)= =电池反应：Ag+Ag+L-1)Ag+ Ag+L-1)8铁条放在 mo

24、lL-1FeSO4溶液中作为一个半电池，锰条放入L-1MnSO4溶液中作为另一半电池，用盐桥将两个半电池连接起来构成原电池，试求：该原电池的电动势；该电池反应的平衡常数；如欲使电池电动势增加，哪一个溶液需要稀释稀释到原体积的多少倍8E= E(Fe2+/Fe)E(Mn2+/Mn)= EO(Fe2+/Fe)+2lgc(Fe2+)EO(Mn2+/Mn) +2lgc(Mn2+)=+(+=lgKO=KO=1024如欲使电池电动势增加，MnSO4溶液需要稀释，设稀释的倍数为x，x)= x=9某学生为测定CuS的溶度积常数，设计如下原电池：正极为铜片浸在 molL-1Cu2+的溶液中，再通入H2S气体使之达

25、到饱和；负极为标准锌电极。测得电池电动势力。已知E（Cu2+/Cu）=，E（Zn2+/Zn）=，H2S的Ka1=10-7，Ka2 =10-15，求CuS的溶度积常数。9解：E= E(Cu2+/Cu)EO(Zn2+/Zn)= EO(Cu2+/Cu)+2lgc(Cu2+)EO(Zn2+/Zn)lgc(Cu2+)= EEO(Zn2+/Zn)EO(Cu2+/Cu)2/=2/=c(Cu2+)=10-15 molL-1Cu2+H2S=CuS(s)+2H+c(H+)=2= molL-1c(S2-)=10-21 molL-1KOSP(CuS)=c(Cu2+)c(S2-)=10-1510-21=10-3610已

26、知EO(Cu2+/Cu）=，E（Cu2+/Cu+）=，Ksp（CuCl）=10-6，通过计算求反应Cu2+ + Cu + 2 Cl- = 2CuCl 能否自发进行，并求反应的平衡常数K。10解：将反应设计成电池正极反应：Cu2+ + Cl- + e-2CuCl(s)EO(Cu2+/CuCl)= EO(Cu2+/Cu+)+(Cu2+)/c(Cu+)= EO(Cu2+/Cu+)+(Cu2+)/KOSP(CuCl)/c(Cl-)= EO(Cu2+/Cu+)(CuCl)=负极反应：Cu + 2Cl-e-2CuCl(s)EO(CuCl/Cu)= EO(Cu+/Cu)+(Cu+)= EO(Cu+/Cu)+

27、KOSP(CuCl)/c(Cl-)EO(Cu+/Cu)=2EO(Cu2+/Cu)EO(Cu2+/Cu+)=2=EO(CuCl/Cu)= +该反应能自发进行。lgKO=KO=10511已知EO(Tl3+/T1+)=，EO(Tl3+/T1)=。设计成下列三个标准电池为（a）（-）TlT1+Tl3+Tl（+）；（b）（-）TlT1+Tl3+，Tl+Pt（+）；（c）（-）TlT13+Tl3+，Tl+Pt（+）。请写出每一个电池的电池反应式；计算每个电池的电动势和rGmO11解：EO(Tl+/T1)=3EO(Tl3+/T1)2EO(Tl3+/T1+)=32=（a）Tl3+2Tl= 3Tl+EO= EO

28、(Tl3+/T1)EO(Tl+/T1)= (=rGmO =n EO F=39648510-3=mol-1（b）Tl3+2Tl=3Tl+EO= EO(Tl3+/T1+)EO(Tl+/T1)= (=rGmO =n EO F=29648510-3=mol-1（c）Tl3+2Tl=3Tl+EO= EO(Tl3+/T1+)EO(Tl3+/T1)= =rGmO =n EO F=69648510-3=mol-112对于反应Cu2+2I-CuI+1/2I2，若Cu2+的起始浓度为 molL-1，I-的起始浓度为 molL-1，计算反应达平衡时留在溶液中的Cu2+浓度。已知EO(Cu2+/Cu+)=,EO(I2

29、 / I-)=，Ksp(CuI)=110-12。12解：反应可分成两半反应：Cu2+I-+ e-CuI(s), 2I-2e-I2由于EO(Cu2+/CuI)= EO(Cu2+/Cu+)+(Cu2+)/c(Cu+)= EO(Cu2+/Cu+)+(Cu2+)KOSP(CuI)/c(I-)= EO(Cu2+/Cu+)(CuI)=(110-12)=EO(I2 / I-)反应Cu2+2I-CuI+1/2I2很完全。反应后c(I-)=2=L-1平衡时，E(Cu2+/Cu+)= E(I2 / I-)EO(Cu2+/Cu+)+(Cu2+)KOSP(CuI)/c(I-)= EO(I2 / I-)+2lg1/c2(I-)lgc(Cu2+)=EO(I2 / I-)EO(Cu2+/CuI)(I-)1/=2 molL-113假定其他离子的浓度为L-1，气体的分压为105Pa，欲使下列反应能自发进行，要求HCl的最低浓度是多少已知E（Cr2O72-/Cr3+）=，E（Cl2/C