无机化学第六章答案.docx

1、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）H2C2O42H2O中的C解答：(1)Cr：6；(2)Mn：6； (3)O：1； (4)C：32. 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）Cl2H2OHClOHCl （2）Cl2H2O22HClO2 （3）Cu2H2SO4 (浓)CuSO4SO22H2O （4）K2Cr2O76KI14HCl2CrCl33I27H2O8KCl解答：(1)Cl：from 0 to1and1(2)Cl：from 0

2、to 1；O： from 1 to 0(3)Cu：from 0 to 2； S： from 6 to +4(4)Cr： from 6 to 3； I：from 1 to 03. 用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。 （1）Br2OHBrO3 Br （2）Zn ClOZn(OH)42Cl （3）MnO4SO32MnO42SO42 (4) H2O2Cr(OH)4CrO42-H2O解答：(1) Br212OH2BrO36H2O10e （ 2eBr22Br）5 6Br212OH2BrO36H2O10 Br(2)Zn 4OH Zn(OH)422e H2OClO2e2OHClZn H2O2OH Cl

3、OZn(OH)42Cl （3）(MnO4eMnO42)2 2OHSO32H2OSO422e 2MnO42OHSO322MnO42H2OSO42 (4) (H2O22e2OH)3 (4OHCr(OH)4CrO424 H2O3e)2 3 H2O22OH2Cr(OH)42CrO428 H2O4. 用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。 (1) S2O82 Mn2MnO4 SO42 (2) PbO2 HCl PbCl2 Cl2 H2O (3) Cr2O72 Fe2 Cr3 Fe3 (4) I2 H2SIS解答：(1) (S2O822e 2SO42)5 (4H2OMn2MnO48H 5e)2 5 S

4、2O82 8H2O2 Mn22MnO416H 10SO42 (2) PbO2 4H 2ePb 2H2O 2ClCl2 2ePbO2 4HCl PbCl2 Cl2 2H2O(3) Cr2O72 14H 6e 2Cr37H2O (Fe2 Fe3e)6 Cr2O72 14H6 Fe2 2Cr37H2O6 Fe3 (4) I2 2e2I H2S S2H2eI2 H2S2I S 2H5.Diagram galvanic cells that have the following net reactions. (1) Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu (2) Ni + Pb2+ = Ni2+ +

5、 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

6、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、Cu7.Calculate the potential of a cell made with a standard bromine electrode as the anode and a standard chlorine electrode as the cathode.解答：已知 (Cl2

7、/Cl)1.358V； (Br2(l)/Br)1.087V则电动势E = () ()1.3581.0870.271（V）8. Calculate the potential of a cell based on the following reactions at standard conditions.(1) 2H2S H2SO3 3S 3H2O （2）2Br2Fe3Br2 2Fe2(3)Zn Fe2FeZn2 (4)2MnO45H2O26HCl2MnCl2 2KCl8H2O5O2解答：（1）0.308V （2）0.316V （3）0.323V（4）0.828V9. 已知 MnO48H 5e

8、 Mn24H2O ? 1.507V Fe3e Fe2 ? 0.771V(1)判断下列反应的方向 MnO45Fe28H Mn24H2O5Fe3(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10molL1，其它各离子浓度均为1molL1时，计算该电池的电动势。解答：（1）MnO45Fe28H Mn24H2O5Fe3 正向进行 (2) ()Pt| Fe2 (c1)，Fe3 (c2)MnO4(c3)，Mn2(c4) | Pt（） E 1.5070.7710.736V (3) E1.507(0.0592/5)lg1080.771

9、1.6020.7710.831V10. 已知下列电池Zn| Zn2(x molL1)Ag(0.1 molL1)|Ag的电动势E1.51V 求Zn2离子的浓度。解答：E ?+ ?-(? Ag+/Ag0.0592lgcAg+) (? Zn2+/ZnlgcZn2+)1.51molL(0.7990.0592lg0.1) (0.763lgcZn2+)1.51molL c(Zn2)0.58 molL111.当HAc浓度为0.10 molL1，p(H2)=100kPa，测得? (HAc/ H2)=-0.17v.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)+

10、(0.059/2)lgH+2/p（H2）/p =0.059 lgH+=-0.17V 可得H+=1.3110-3 molL1HAc的解离常数Ka = H+2/(c- H+) =1.7410-512.在标准状态下，MnO2和HCl反应能否制得Cl2？如果改用12 molL1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：MnO22e+4H+Mn22H2O 负极反应：4HCl(浓)Cl22Cl-+4H+2e标准状况下E = E （MnO2/ Mn2）E （Cl2/ Cl-）=1.23v-1.358v=-0.128v0说明改用12 molL1的浓盐酸时能制得氢气13. 为了测定PbSO4

11、的溶度积，设计了下列原电池 （） Pb| PbSO4| SO42(1.0 molL1)Sn2(1.0 molL1)|Sn（）在25C时测得电池电动势E 0.22V，求PbSO4 溶度积常数K sp。 解答：? 正0.136v 0.220.136-? 负 ? 负0.356V Pb2SO42-K sp 0.3560.126lgPb2 0.126lg K sp1.710814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0.280v，求某地下水中Cl-的含量() Hg(s)| Hg2Cl2(l) | KCl(饱和) Cl-(c )| AgCl(s)

12、|Ag(s)（）解：由题意得：EAgCl(s) /Ag(s) = E AgCl(s) /Ag(s)+0.059lg1/Cl-= 0.799-0.059 lgCl-查表得EHg(s)/ Hg2Cl2(l) / KCl(饱和) = 0.25v故电池的电动势为E = E+-E- =（0.222-0.059 lgCl-）-0.25 = 0.280V 0.059 lgCl- = -0.308 故Cl-=6.0210-6 molL115. 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(0.1 molL1)Cu2(0.5 molL1)|Cu(s)（）(

13、2) () Sn(s)| Sn2(0.05 molL1)H(1.0 molL1)|H2(105Pa),Pt(s)（）(3) ()Pt，H2(105Pa)|H(1 molL1)Sn4(0.5 molL1)，Sn2(0.1 molL1 )|Pt(）(4) ()Pt，H2(105Pa)|H(0.01 molL1)H(1.0 molL1)|H2(105Pa)，Pt（）解答：(1) ?负0.126lg0.10.156 ?正0.337lg0.50.328 E0.328(0.156)0.484 E 0.3370.1260.463 lgK K 4.381015 (2) ?正0 ?负0.136lg0.050.1

14、75 E0.175 lgK K 3.93104 (3) ?负0 ?正0.151lg0.172 E0.172 lgK K 1.26105 (4) ?正0 ?负0lg0.1184 E0.1184 K 116下列三个反应： （1）ABAB （2）AB2A2B （3）AB3A3B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：C17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

15、歧化。18计算在1 molL1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）0.154V? （Fe3/ Fe2）0.771V 突跃范围：（0.1543）0.2428 V（0.7713 ）0.5934 V 选次甲基蓝；符合，?sp0.36V19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0.1007 molL1Na2S2O329.61mL标准溶液，计算试样中B

16、aCl2的质量分数。解答： Ba2CrO42BaCrO4 2CrO426I16H2Cr38H2O3I2 I22 Na2S2O3Na2S4O62NaI Ba2 CrO423/2 I23 S2O32 nBa21/3n S2O32BaCl2%47.14%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0.05052 molL1 KMnO4的标准溶液滴定，消耗25.64mL，计算硅酸盐中Ca的质量分数。解答：5Ca2+5C2O42-2MnO4- n(Ca2+)=n(MnO4-

17、) n(Ca2+)=0.003238 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+ + CrO4 2- = 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0.1000 molL1Na2S2O3溶液滴定用去12.00mL，求试样中Pb3O4的质量分数。解答： 2 CrO42-+6I-+16H+=2Cr3+8H2O+3I2 I2 +2Na2S2O3= Na2S4O6+2NaI Pb3O43 PbCrO43 CrO4 2-9/2 I29Na2S

18、2O3 n(Pb3O4)1/9n(Na2S2O3) Pb3O4% 22. 抗坏血酸（摩尔质量为176.1gmol1）是一个还原剂，它的半反应为： C6H6O6 + 2H+ + 2e = C6H8O6它能被I2氧化。如果10.00mL柠檬水果汁样品用HAC酸化，并加入20.00mL0.02500 molL1I2溶液，待反应完全后，过量的I2用10.00mL 0.0100 molL1Na2S2O3滴定，计算每毫升柠檬水果汁中抗坏血酸的质量。解答：C6H6O6 I22 Na2S2O3 n(C6H6O6 n(I2) 1/2 n(Na2S2O3) W 23. 已知 Hg2Cl2(s)2e2Hg(l)2C

19、l ? 0.28V Hg222e2Hg(l) ? 0.80V 求： Ksp （Hg2Cl2） （提示： Hg2Cl2(s) Hg222Cl ） 解答：Hg2Cl2(s)2e2Hg(l)2Cl Hg222e2Hg(l) 将上述两方程式相减得： Hg2Cl2(s)Hg222Cl E 0.52V此反应的平衡常数K ，即是的Hg2Cl2(s) K sp，因此：lgK lgK sp 17.56 K 1017.56Ksp （Hg2Cl2）= K 1017.56 2.8101824. 已知下列标准电极电势 Cu22e Cu ? 0.34V Cu2e Cu ? 0.158V (1).计算反应 CuCu22Cu

20、的平衡常数。 (2) 已知Ksp (CuCl)1.2106，试计算下面反应的平衡常数。 CuCu22Cl = 2CuCl解答：(1) Cu22e Cu Cu2e Cu Cu2 0.158 Cu ? Cu0.34 = 0.34 ? 0.522V lgK K 7.1107(2)对负极：CuCleCuCl KspCuCl ? CuCl/Cu0.522lgCu 0.5220.0592 lg 因为 Cl1mol/L ? CuCl/Cu0.5220.592lg1.2106 0.171V 对正极：Cu2eCl = CuCl? Cu2+/Cucl?Cu2+/Cu? Cu2+/Cucl0.0592 lg（Cu2

21、+/Cu+）=0.158+0.0592 lg（1/ Ksp (CuCl)）=0.158+0.0592 lg（1/1.210-6）=0.504V lgK = 5.63 K 4.2210525. 吸取50.00mL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18.40mL 0.1000 molL1Na2S2O3溶液。另取10.00mL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48.70mL。计算试液中IO3和IO4的浓度。.解答：IO4+ 2 I +2H+=IO3-+I2+H2O , IO4I22 Na2S

22、2O3 , n(IO4)=1/2n(Na2S2O3) C(IO4) = = 0.01840mol/L强酸酸化以后：7 I +8H+=4I2+4H2O , IO44I28 Na2S2O3 , n(IO4)=1/8n(Na2S2O3)IO3+5 I+6 H+=3 I2+3 H2O , IO33 I26 Na2S2O3 , n(IO3)=1/6n(Na2S2O3) I2+2 Na2S2O3= Na2S4O6+NaI , 设滴定IO4所消耗的Na2S2O3的体积数为V1ml，滴定IO3为V2ml 则0.018410 = 1/80.100V1 V1 = 14.72ml V2 = 48.70-14.72

23、= 33.98ml 10.00C( IO4) = 1/60.100033.98 C(IO4) = 0.05663 mol/L 26.测定铜含量的分析方法为间接碘量法：2Cu2+4H+2CuI+I2I2+2S2O32-2I-+S4O62-用此法分析铜矿样中的铜的含量，为了使1.00mL 0.1050 molL1 Na2S2O3标准溶液能准确滴定1.00的Cu，应称取铜矿样多少克？解：由题意得：Cu2+ S2O32-n（Cu2+）= n（S2O32-）=0.1050 molL11.0010-3L=1.0510-4 mol故m（Cu2+）= n（Cu2+）M（Cu2+）=1.0510-4 mol63

24、.55 gmol1 = 6.67310-3 g故应称取铜矿样：m（Cu2+）/1.00=0.6673 g27. Calculate the standard free energy change at 25 for the reaction Cd(s) Pb2(aq) Cd2(aq) Pb(s).解答：Cd(s)Pb2(aq) Cd2(aq)Pb(s) ? Cd2+/ Cd0.403V ? pb2+/ pb0.126V E 0.126(0.403)0.277V G nF E 2965000.277 53461 Jmol 53.5 KJ mol28. Calculate the potential at 25 for the cell CdCd2(2.00molL)Pb2(0.0010molL)PbThe cell reaction and standard state potential of the cell were determined in exercise 7-25.解答：?正0.126lg0.0010.2148V ?负0.403lg2.000.394V E0.2148(0.394)0.179V