无机及分析化学倪哲明版下册课后答案.doc

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 0to 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 ClOZn(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 S2O82 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+ + 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,Pd（）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：(3)KMnO4 、(5)K2Cr2O7 、(9)CuCl2、(7)FeCl3、(2)H2O2、(8)I2、(6)Br2 、(1)F2、(4)PbO2在酸性介质中的还原产物依次如下： Mn2+、Cr3+、Cu、Fe2+、H2O、I、Br、F、Pb2+7.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y Cl2/Cl1.358V； y Br2(l)/Br1.087V则电动势Ey =y()y()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 Mn24H2O jy1.507V Fe3e Fe2 jy0.771V(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| Fe3(c1)，Fe2(c2)MnO4(c3)，Mn2(c4) | Pt（） Ey 1.5070.7710.736V (3) E1.507(0.0592/5)lg1080.7711.6020.7710.831V10. 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 j+ j-(jy Ag+/Ag0.0592lgcAg+) (jy 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E(HAc/ H2)=-0.17v.求溶液中H+的浓度和HAc的解离常数Kay解：由题意得，E（HAc/H2）= E（HAc/H2）+0.059lgH+2/p（H2）/py =0.059 lgH+=-0.17V 可得H+=1.3110-3 molL1HAc的解离常数Kay=（H+）2/(c- H+)=1.7410-512.在标准状况下，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Ey= Ey MnO2/ Mn2Ey 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Ey0.22V，求PbSO4 溶度积常数Ksp。 解答：j正y0.136v 0.220.136-j负y j负y0.356V Pb2SO42Kspy 0.3560.126lgPb2 0.126lg Kspy1.710814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) |Ag(s)（）解：由题意得：E AgCl(s) |Ag(s)=E Ag+|Ag(s)+0.059lg AgCl /AgCl-1 =0.799-0.059 lgCl-1查表得E Hg(s)| Hg2Cl2(l) | KCl(饱和) =0.25v故电池的电动势为E=E+-E-=（0.799-0.059 lgCl-1）-0.25=0.280V 0.059 lgCl-1=0.269 故Cl-1=3.63104 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)（）(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) j负0.126lg0.10.156 j正0.337lg0.50.328 E0.328(0.156)0.484 Ey0.3370.1260.463 lgKy Ky4.3810-15 (2) j正0 j负0.136lg0.050.175 E0.175 lgKy Ky3.93104 (3) j负0 j正0.151lg0.175 E0.172 lgKy Ky1.59105 (4) j正0 j负0lg0.1184 E0.1184 Ky116下列三个反应： （1）ABAB （2）AB2A2B （3）AB3A3B的平衡常数值相同，判断下述那一和说法正确？ (a)反应（1）的值jy最大而反应（3）的值jy最小； (b)反应（3）的jy值最大；（c）不明确A和B性质的条件下无法比较jy值的大小；（d）三个反应的jy值相同。答：C17试根据下列元素电势图：jAy 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：jy Sn4/ Sn20.154Vjy Fe3/ Fe20.771V 突跃范围：（0.1543）0.2428 V（0.7713 ）0.5934 V 选次甲基蓝；符合，jsp0.36V19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BaCl2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-) 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： 2Cr2-+6I-+16H+=2Cr3+8H2O+3I2 I2 +2Na2S2O3= Na2S4O6+2NaI Pb3O43 PbCrO43 CrO4 2-9/2 I29Na2S2O3 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)1/2n(Na2S2O3) W 23. 已知 Hg2Cl2(s)2e2Hg(l)2Cl jy 0.28V Hg222e2Hg(l) jy 0.80V 求： Kspy（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 Ey 0.52V此反应的平衡常数Ky，即是的Hg2Cl2(s) Ky sp，因此：lgKylgKysp17.56 Ky1017.56Kspy（Hg2Cl2）= Ky1017.5624. 已知下列标准电极电势 Cu22e Cu jy 0.34V Cu2eCu jy 0.158V (1).计算反应 CuCu22Cu的平衡常数。 (2) 已知Kspy(CuCl)1.2106，试计算下面反应的平衡常数。 CuCu22Cl = 2CuCl解答：(1) Cu22eCu Cu2eCu Cu2 0.158 Cu jy Cu0.34 =0.34 jy0.522V lgKy Ky7.1107(2)对负极：CuCleCuCl KspCuCl jy CuCl/Cu0.522lgCu 0.5220.0592 lg 因为 Cl1mol/L jy CuCl/Cu0.5220.592lg1.2106 0.171V 对正极：Cu2eCl = CuCljy Cu2+/CucljCu2+/Cujy Cu2+/Cucl0.0592 lg（Cu2+/Cu+）=0.158+0.0592 lg（1/ Kspy(CuCl)）=0.158+0.0592 lg（1/1.210-6）=0.504V lgKy=5.63 Ky4.2210525. 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 Na2S2O3 , 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=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1.00mL0.1050 molL1Na2S2O3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 mol63.5gmol1=6.667510-3 g故应称取铜矿样：m（Cu2+）/1.00=0.66675g27. 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) jy Cd2+/ Cd0.403V jy pb2+/ pb0.126V Ey 0.126(0.403)0.277V GynF Ey2965000.27753461 Jmol53.461 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：j正0.126lg0.0010.2148V j负0.403lg2.000.394V E0.2148(0.394)0.179V 第7章 习题解答1. 略2下列各组量子数组合哪些是不合理的？为什么？（顺序为n、l、m） （1）2 1 0 （2）2 2 -1 （3）3 0 +1 （4）2 0 -1 （5）2 3 +2 （6）4 3 +22. 答：不合理的有（2）（5） （2）不符合 l可取的最大值为n-1 （5）同上3在下列各组量子数中，填入空缺的量子数。（顺序为n、l、m、ms）（1）？ 2 0 -1/2 （2）2 ？ -1 +1/2 （3）4 2 0 ？ （4）2 0 ？ +1/23. 答：（1）3 2 0 -1/2；（2）2 1 -1 +1/2 （3）4 2 0 +1/2（或-1/2）;（4）2 0 0 +1/24氮原子的价电子构型是2s22p3，试用四个量子数分别表示每个电子的状态。4.nlmms2s200+1/22s200-1/22p210+1/22p21+1+1/22p21-1+1/25已知某元素原子的电子具有下列四个量子数（顺序为n、l、m、ms），试排出它们能量高低的顺序。（1）3 2 +1 -1/2 （2）2 1 +1 +1/2 （3）2 1 0 +1/2 （4）3 1 -1 +1/2（5）3 0 0 -1/2 （6）2 0 0 +1/2 5. (1)(4)(5)(2)=(3)(6)6下列元素基态原子的电子排布各违背了什么原则？（1）1s22s3 （2） 1s22p3 （3） 1s22s22px22py16. (1)泡利原理 (2)最低能量 (3)洪特规则7下列原子的电子排布中，哪种属于基态？哪种属于激发态，哪种是错误的？（1）1s22s12p2 （2）1s22s22p63s13d1 （3）1s22s22d1 （4）1s22s22p43 s 1 （5）1s22s32p1 （6）1s22s22p63 s 1 解：（1）（2）（4）激发态（3）（5）错误 （6）基态8试完成下表：8.原子序数价层电子分布式各层电子数周期数族数区113s12 8 1二As233d34s22 8 11 2四Bd354s24p52 8 8 18 7四Ap535s25p52 8 8 18 18 7五Ap604f46s22 8 8 18 22 2六Bf826s26p22 8 8 18 32 14 14 49已知某副族元素A的原子，电子最后填入3d轨道，最高氧化值为4；元素B的原子，电子最后填入4p轨道，最高氧化值为5：（1）写出A、B元素原子的电子分布式；（2）根据电子分布，指出它们在周期表中的位置（周期、区、族）。9. （1）A Ar3d24s2 B Ar3d104s24p3 (2) A 第四周期 第B族 B 第四周期 第A族10有第四周期的A、B、C三种元素，其价电子数依此为1、2、7，其原子序数按A、B、C顺序增大。已知A、B次外层电子数为8，而C次外层电子数为18，根据结构判断：（1）C与A的简单离子是什么？（2）B与C两元素间能形成何种化合物？试写出化学式。10. （1）Br-,K+ (或写成 C-，A+) （2） 离子型化合物 CaBr211分别写出下列元素基态原子的电子分布式，并分别指出各元素在周期表中的位置。 9F 10Ne 25Mn 29Cu 24Cr 55Cs 71Lu11.元素电子结构式周期族9FHe2s22p5二A10NaHe2s22p6三025MnAr3d54s2四B29CuAr3d104s1四B24CrAr3d54s1四B55CsXe6s1六A71LnXe4f145d16s2六B(f区)12写出下列离子的最外层电子分布式：S2- K+ Pb2+ Ag+ Mn2+ Co2+12.S2- 3s23p6K+ 3s23p6Pb2+ 6s2Ag+ 4d10Mn2+ 3d5Co2+ 3d713元素的原子其最外层仅有一个电子，该电子的量子数是n = 4 , l = 0 , m = 0 ,ms = +1/2 ,问： （1）符合上述条件的元素可以有几种？原子序数各为多少？（2）写出相应元素原子的电子分布式，并指出在周期表中的位置。13.答：（1）三种，原子序数为19，24和29 （2）Ar4s1 Ar3d54s2 Ar3d104s114某元素的原子序数小于36，当此元素原子失去3个电子后，它的角动量量子数等于2的轨道内电子数恰好半满：（1）写出此元素原子的电子排布式；（2）此元素属哪一周期、哪一族、哪一区？元素符号是什么？14. (1)Ar3d64s2;(2)第四周期 第族 d区 Fe15试预测： （1）114号元素原子的电子排布？并指出它属于哪个周期、哪个族？可能与哪个已知元素的性质最为相似？ （2）第七周期的最后一个元素的原子序数为多少？15. （1）Rn6d107s27p2 第七周期 第A族 铅；（2）11816设有元素A、B、C、D、E、G、M，试按所给的条件，推断它们的元素符号，及在周期表中的位置，并写出它们的价层电子构型。 （1）A、B、C为同一周期的金属元素，已知C有三个电子层，它们的原子半径在所属周期中为最大，并且ABC； （2）D、E为非金属元素，与氢化合生成HD和HE，在室温时D的单质为液体，E的单质为固体。 （3）G是所有元素中电负性最大的元素。 （4）M是金属元素，它有四个电子层，它的最高氧化数与氯的最高氧化数相同。16.（1） ANa 第三周期 A BMg 第三周期 A CAl 第三周期 A（2） DBr 第四周期 A EI 第五周期 A（3） F 第二周期 A（4） Mn 第四周期 B17有A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1、2、6、7，其电子层数依次减少。已知D-的电子层结构与Ar原子相同，A和B次外层各有8个电子，C次外层有18个电子。试判断这四种元素： （1）原子半径从小到大的顺序； （2）第一电离能从小到大的顺序； （3）电负性从小到大的顺序； （4）金属性由弱到强的顺序。17. D.Cl A.Cs B.Sr C.Se (1)DCBA (2)ABCD (3)ABCD (4)ABCK(稳)Ag（NH3）2 AgI溶于KCN的平衡常数很大而溶于NH3的平衡常数很少AgBr能溶于KCN而Ag2S不能，K=Ksp*K（稳）Ag2S的KspN2+C2H2He2+3第二周期某元素的单质是双原子分子，键级为1是顺磁性物质。(1)推断出它的原子序号； (2)写出分子轨道中的排布情况； 答：(1)原子序号5 (2)B2 1s21s*22s22s*22py12pz14在BCl3和NCl3分子中，中心原子的氧化数和配体数都相同，为什么二者的中心原子采取的杂化类型、分子构型却不同？答：BCl3与NCl3分子中，中心原子不同，中心原子的电子结构不同，使得两者的中心原子采用不同的杂化方式： B采用的是sp3杂化，每个杂化轨道的的夹角是120o，与Cl原子以3px轨道形成3个键，分子呈平面三角形。 N采用sp3杂化，杂化轨道呈四面体结构，其中一个杂化轨道有一对孤电子，孤对电子成键电子有一定的排斥作用，使NCl3分子呈三角锥形。5写出O2分子的分子轨道表达式，据此判断下列双原子分子或离子：O2+、O2、O2-、O22-各有多少成单电子，将它们按键的强度由强到弱的顺序排列起来，并推测各自的磁性。答：O2 1s21s*22s22s*22py22pz22px22py*12pz*1O2+有一个单电子 顺磁性O2有两个单电子 顺磁性O2 -有一个单电子 顺自行O2 2-无单电子 抗磁性键强度顺序：O2 +O2 O2- O22- 6C和O的电负性差较大，CO分子极性却较弱，请说明原因。答：由于CO中存在反馈键，分散了氧原子上的负电荷，使CO整个分子极性减弱。7已知N与H的电负性差（0.8）小于N与F的电负性差（0.9），解释NH3分子偶极矩远比NF3大的原因。答：NF3和NH3分子都是三角锥构型。分子的总偶极矩是分子内部各种因素所产生的分偶极矩的总矢量和。NF3分子中成键电子对偏向电负性大的F原子，N的孤电子对对偶极