第8章氧化还原平衡Word格式文档下载.docx
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3.试分别写出碳原子在下列各物质中的化合价和氧化数。
CH3CICH4
CHC13
CH2CI2CCl4
CH3Cl
CH4
CH2CI2
CCl4
化合价+4
+4
氧化数2
4
+2
(1)氧化还原反应:
Fe(s)+Ag+(aq)Fe2+(aq)+Ag(s)
错,原电池符号应改为:
(-)FeIFe2+(c1)IAg+(c2)IAg(+)
(2)氧化还原反应:
2Fe3+(aq)+2I(aq)I2(s)+2Fe2+(aq)
错,原电池符号应为:
(-)Pt,I2(s)II(C1)IIFe2+(C2),Fe3+(C3)I
2Fe2+(0.010mol?
_1)+Cl2(100kPa)
(-)PtIFe2+(0.010mol?
_1),Fe3+(0.10mol?
_1)ICl(2.0mol?
_1)I
2Fe3+(0.10mol?
_1)+2Cl
Pt(+)
(2.0mol?
_1)
Cl2(100kPa),Pt(+)
5.氧化还原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?
氧化型物质生成沉淀;
还原型物质生成弱酸。
(1)
⑵解:
(1)
还原型物质生成弱酸。
电极电势增大
6.下列电对中,若
Cl2/Cl-
Cl2/Cl不变
浓度增大,哪种电对的电极电势增大、不变或减小?
Cr2O7/Cr3+
CbO;
/Cr3+
Fe(OH)3/Fe(OH)2增大Fe(OH)3/Fe(OH)2增大
7.下列说法是否正确?
("
由于;
2//
e
0.44V,Fe3/Fe2
=+0.771V,故Fe3+与Fe2+能发生氧化还原反应;
(2)因为电极反应:
Ni2++2e
Ni的
e0.25V,
2Ni2++4e
2Ni的
氧化型物质生成沉淀;
电极电势减小
(3)在氧化还原反应中,若两个电对的胪值相差越大,则反应进行得越快。
(1)错;
因
Fe3/Fe2
0.771V,说明Fe3+具有弱氧化性;
而(Fe2+/Fe)=0.44V说
明Fe是具有还原性的活泼金属。
所以Fe3+可以氧化Fe。
(2)错;
电极电势是强度性质,与电对电极反应的书写无关,所以2=
(3)错;
两电对的电极电势值相差越大,表明反应能按某一方向进行的程度越大,反应速率无关。
8.试用标准电极电势值,判断下列每组物质在标准态下能否共存?
并说明理由。
(酸性介质);
(1)Fe3+和Sn2+;
(2)Fe3+和Cu;
(3)Fe3+和Fe;
(4)Fe2+和Cr2O2
(5)Cl,Br和I;
(6)I2和Sn2+。
(1)不能,因为(Fe3+/Fe2+)=0.77V>
(Sn4+/Sn2+)=0.15V,Fe3+能氧化Sn2+。
(2)不能,(Fe3+/Fe2+)=0.77V>
(Cu2+/Cu)=0.34V,两者能发生氧化还原反应,
Fe3+能氧化Cu。
(3)不能,(Fe3+/Fe2+)>
(Fe2+/Fe)=0.44V,Fe3+能氧化Fe。
(4)不能,Cr2O27在酸性介质中有强氧化性,
即(M。
2/Cr3+)=1.36V>
(Fe3+/Fe2+),所以Cr2O2能氧化Fe2+。
(5)能,因为3种离子均具有还原性。
相互之间不能发生氧化还原反应。
(6)不能,(12/I)=0.5355V>
(Sn4+/Sn2+)=0.154V.I2为弱氧化剂,而Sn2+为常
用还原剂,I2能氧化Sn2+。
9.
I离子氧化而不氧化Cl
Cr2O72,Fe3+中的哪一种?
某酸性溶液含有Cl,Br,I离子欲选择一种氧化剂能将其中的和Br离子。
试根据标准电极电势判断,应选择H2O2,
查表可知酸性介质中,各氧化还原电对的电极电势为
(I2/I)=0.5355V
(Cl2/Cl)=1.3583V(Br2/Br)=1.087V
(H2O2/H2O)=1.763V
(Cr2O72/Cr3+)=1.36V
(Fe3+/Fe2+)=0.771V
10.解:
Cl2发生了歧化反应,
其氧化产物为
ClO,
还原产物为Cl。
二(I2/I)<
(Fe3+/Fe2+)<
(Cl2/Cl)<
(Br2/Br),应选Fe3+做氧化剂。
Fe3+只能氧化I,而不能氧化Cl和Br。
举例说明什么是歧化反应?
所谓歧化反应是自身氧化还原反应,例如下述反应中
Cl2+2OH7Cl+CIO+H2O
1)
IO3I
I2
2)
Mn2
3
NaBiO3MnO4Bi3
3)
Cr3
PbO2Cr2O27Pb2
4)
ClO3
Fe2ClFe3
5)
Cr2O27
H2SCr3S
(1)
IO3
5I6H+=3II2+3H2O
(2)
2Mn
25NaBiO314H2MnO4
5Bi3
(3)
2Cr3
3PbO2H2OCr2O723Pb2
2H
(4)
6Fe26HCl6Fe33H2O
1.配平下列离子反应方程式
酸性介质)
Cr2O72
5Na7H2O
3H2S8H2Cr33S7H2O
2.配平下列离子反应方程式(碱性介质)
CrO2SnO;
CrO2
SnOf
(2)
2
H2O2CrO?
CrOq
(3)
MnO4So2MnO2
SO2
(4)
SiOH
SiO:
H2
(5)
Br2OH
BrO
3Br
2CrO2
3SnO2
H2O
2CrO23SnO3
2OH
3H2O2
4H2O
2MnO4
SO:
2MnO2
SiH2O
Si。
2H2
3Br26OHBrO35Br3H2O
3.用氧化数法配平下列氧化还原方程式:
(1)Cu+HNO3(稀)Cu(NO3)2+NO
(2)KClO3+FeSO4+H2SO4KCl+Fe2(SO4)3
(3)Na2S2O3+Cl2+NaOHNaCl+Na2SO4+H2O
解:
(1)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
KCIO3+6FeS04+3H2SO4=KCI+3Fe2(SO4)3+3H2O
NaS2O3+4Cl2+10NaOH=8NaCI+2Na2SO4+5H2O
Zn+Ni2+
Zn2++Ni
H2(g)+Fe
3+H++Fe2+
Cu2++I
CuI(s)+12(s)
Cl2(g)+2I
I2(s)+2Cl
MnO4+5
Fe2++8H+M
4.由下列氧化还原反应组成原电池,写出电池符号。
Zn+Ni2+
2++5Fe3++4H2O
()ZnIZn2+(C1)IINi2+(C2)INi(+)
H2(g)+Fe3+—H++Fe2+
()Pt,
H2(g)IH+(ci)||Fe2+(⑵,Fe3+(C3)IPt(+)
—CuI(s)+I2(s)
l2(s)II(C1)IICu2+(C2)ICuI(s),Pt(+)
Cl2(g)+2I—I2(s)+2Cl
()Pt,I2(s)II(C1)IICl(⑵ICl2(g),MnO4+5Fe2++8HT—Mn2++5Fe3+
()PtIFe2*(C1),Fe3+(C2)IIMnO4(C3),
+4H2O
Mn2+(C4),H+(C5)IPt(+)
5.已知锌电极反应Zn2++2e
Zn(s),
Zn2/Zn
0.763V。
当
(1)[Zn2+]=0.1molL1;
(2)[Zn2+]=1.0molL1;
(3)[Zn2+]=10molL1时,计算该电极电势,并说明浓度对电极电势的影响。
电极电势的表达式为
Zn2
/Zn
[Zn2+]=0.1molL
Zn2/ZnZn2/Zn
[Zn2+]=1.0molL
Zn2/ZnZn2
1时,
0.0592“
-^lg[Zn
0.0592“—^lg[Zn
0.763+(0.0592/2)=0.793(V)
0.763+0=0.763(V)
[Zn2+]=10mol
L1-时,
计算结果表明随着
/Zn00592lg[Zn
Zn2+(氧化型)浓度的增加,其电极电势变大。
0.763+0.0592/2=0.733(V)
6.在酸性介质中,
高锰酸根的电极反应为
MnO48H5eMn24H2O,
MnO4/Mn21.491V。
若,当
(1)[H+]=0.1molL1•-
(2)[H+]=10molL•时,
计算
MnO4/Mn2
说明酸度对电极电势的影响。
电极电势的表达式
MnO4/Mn2
0.0592][MnOJH]8
MnO4/Mn2-lg
当
(1)[MnO4]=[Mn
2+]=1.0mol
L[H+]=0.1molL1时,
MnO4/Mn2
0^^lg[0.1]81.396V
5
(2)[MnO4]=[Mn
LS[H+]=10molL1-时,
0.05928
lg[10]81.586V
计算结果表明,酸度增加电极电势也增大。
7.若溶液中[MnO4]=[Mn2+],当pH分别为3.0和6.0时,MnO4能否氧化Cl、Br和I?
已知:
MnO4/Mn2
1.491V;
CI2/Cl
1.358V;
Bq/Br
1.087V;
I/I0.536V。
I2/I
pH=3.0时,[H+]=1.0103molL1
pH=6.0时,[H+]=1.0106mol
0^^lg[H
L1
]8
1.4910.0592lg10381.207V
MnO4/Mn2
0^^lg10
0.923V
由计算结果可推知,
pH=3.0时,
因为Cl2/Cl
MnO4/Mn2Br2/Br和I2/I
可氧化Br和I不能氧化Cl,pH=6.0时,
MnO/Mn2
[2/I,只能氧化I。
8.计算下列电对的标准电极电势。
(1)Ag2CrO4+
2Ag+CrO
(2)Fe(OH)3+
Fe(OH)2+OH
(1Ag2CrO4/Ag
0.0592,
Ag2CrO4/Ag—lg
1
[CrO:
]
Ag/Ag
Ag
/Ag
0.0592lg[Ag]
I
JKsp,Ag2CrO4
/AgO.0592©
』24
[CrO2]
晋坐lgKsp,Ag
2CrO4
2[CrO2]
由于上述两式是等效关系
故Ag2CrO4/Ag
0.0592
-y-lgKsp,Ag2CrO4
0.7991
警"
.121012
0.445V
(2)Fe(OH)3/Fe(OH)2
CCUE1
Fe(OH)3/Fe(OH)20.0592lg
[OH]
Fe3/Fe2
。
.。
沁鬻50-0沁/;
OH
Fe3
/Fe2
0-0592lgK^0.0592lgiOn
由于两式是等效关系
Fe(OH)3/Fe(OH)2
0.0592lgKP^
Ksp,Fe(OH)2
ICu2+(0.2mol
LIISn4+(0.01molL1),Snl+(0.1molLIPt
Cu2
/CuCu2/Cu
=0.340
g。
39
O."
0.0592lg|^
0.547V
9.通过计算电极电势,判断原电池的正、负极,并写出电极反应和电池反应式。
解:
(1)Cu
=0.319V
Sn4
/Sn2
Sn4/Sn2
0.0592[Sn4]
lg——1—
2[Sn2]
=0.154+-
=0.124V
clg
由于
Cu2/CuSn4/Sn2
正极反应:
Cu|++2e二
-Cu
负极反应:
Sn2*2e亍
-Sn4+
电池反应:
Cu|++Sn2*=
Cu+Sn4+
0.1
0.05920.01
(2)Cd
Cd2
Cd|+(0.01molL1)IICl(0.1molL•ICl2(101.3kPa),Pt
0.05922
|—lg[Cdl]
/CdCd2/Cd
0.403
警lg0.01
0.462V
Cl2/Cl
咤gY
2[Cl]l
=1.358+
0.0592101.3/101.3
0.12
=1.417V
Cl2/Cl
Cd2/Cd
正极反应:
Cl2+2e
2Cl
负极反应:
电池反应:
Cd2e
Cd2+
Cl2+Cd=2Cl+Cd2+
(3)Pb(s),
PbSO4(s)ISO4—(1.0molL1IIH+(1.0molL叽SO;
—(1.0molL1I
PbO2(s),PbS04(s),Pt
两个电极反应:
PbS04+2H2O
PbO2+SO:
—+4H++2e
PbSO4+2e
Pb+SO:
—
因为均为标准态浓度,第一个电极反应的电极电势可直接利用标准电极电势,查附录
得Pbo2/PbS041.685V,也可以通过如下的计算求得
已知Pb02+4H++2e
Pb2++2H2O,
PbO2/Pb21.46V
PbO2/PbSO4
PbO2/Pb2
2[Pb2]
PbO2/Pb2
警lg[H]4[So2]
sp,PbSO:
已知:
Ksp,PbSo1.82
108
[H+]=[SO2
]=1.0mol
PbO2/Pb2
PbO:
/Pb2
淳—
2Ksp,PbSO4
=1.46+
0.05921
2lg1.82108
=1.689V
第二个电极反应的标准电势在附录中查不到,
计算其电极电势如下:
PbSO4/PbPb2/PbPb2/Pb
Pb2/Pb
0.0592Ksp,PbSo4
lg2—
2[SO:
0.126
0.355V
/PbSO4PbSO4/Pb
PbO2+So2
0.05921.82108
+4H++2e
1.0
PbSO4+2H20
PbSO4
PbO2+Pb+2SO:
—+4H+=2PbSO4+2H2O(4)PbIPb2+(0.1molL•)IIS2(0.1molL」)ICuS(s),Cu
0.05922
Pb2/PbPb2/Pb2lg[Pb]
0.126lg0.1
0.156V
CuS/CuCu2/Cu
Cu2/Cu号%[Cu2]
Cu2/Cu
0.0592Ksp,cus
-Vlg
[S2]
0.05921.271036
0.340lg
0.693V
Pb2/PbCuS/Cu
Pb2++2e
Pb
Cu+S22e
CuS
电池反应:
Pb2++Cu+S2
Pb+CuS
电池符号应表达为:
的浓度。
Cu2/Cu
(Ag/Ag
0.0592lg[Ag])
(0.7991
0.0592"
2
(Cu2/Cu2lg[Cu
(0.340—lg0.01)
])
(-)Cu,CuS(s)|S2-(0.1molL-1)||Pb2+(0.1molL-1)|Pb(+)
10.已知298.15K时,下面原电池的电动势为0.436V。
试计算Ag+
()CuICu2+(0.010molLIIAg+(xmolL1)IAg(+)
0.436=0.518+0.0592lg[Ag+]
lg[Ag+]=1.385
[Ag+]=0.0411molL1-
11.欲使Cl
何范围?
溶液的pH值应控制在
和Br混合液中的Br被MnO4氧化,而Cl不被氧化,(假定Mn2+,MnO4,Cl,Br,CI2,Br2均处于标准态)。
查附录
7可得:
Cl2/Cl=1.3583V,
Bq/Br
=1.087V,要使Br被MnO4氧化,而Cl
不被氧化,则应满足
Br2/Br<
MnO4/Mn2<
CI2/Cl
MnO4/Mn2电对的电极反应及电极电势为
MnO4
+8H++5e
Mn2++4H2O
/Mn2
MnO4/Mn2
Q
+0.0592©
[MnO4][H]
[Mn2]
已知标准态下,
[MnO4]=[Mn2]
=1.0molL
MnO4/Mn2
+
lg[H]8
为使
Cl
不被氧化,应满足
..-.0.0592
1.491+lg[H
求得[H+]<
0.0397molL1,•
1.3583
pH1.40
同理,Br被氧化时,应满足
MnO4/Mn
0.0592I18
1.491+lg[H]1.087
求得[H+]5.43105molLS即pH为满足题意,溶液的pH值应控制在
4.27
1.404.27之间。
mol•L1和0.1mol•L1的混合溶液中加入Fe粉,哪种
12.在Ag+和Cu2+浓度分别为0.01
金属离子先被还原?
当第二种离子被还原时,第一种金属离子在溶液中的浓度为多
少?
Ag+和Cu2+的还原反应分别为2Ag++Fe=2Ag+Fe2+Cu2++Fe=Cu+Fe2+在给定条件下,哪个电极的电极电势大,就先被还原
Ag/AgAg/Ag0.0592lg[Ag]
=0.7991+0.0592lg(1.0X102)
=0.6806(V)
Cu2/CuCu2/Cu
=0.3418+
0.0592“2,lg[
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- 氧化 还原 平衡