氧化还原反应习题及答案.

1、第五章氧化还原反应参考答案【第2题(P120)】用氧化数法或离子电子法配平下列方 程式：(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O(7) MnO4+H2O2+H+Mn2+O2+H2O【解法一：氧化数法】 标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数 确定氧化数增加或减少的数值（可采用“线桥” 来表示） 乘以相应系数，使增、减氧化数相等化数降低3X2+6-2+30K2Cr2O7+ 3 H2S +H2SO4->K2SO4 + Cr2(SO4)3+3S +H2O氧化数升高2X3 配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2

2、SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O(7) MnO4 + H2O2 + H+ t Mn2+ + O2+ H2O 标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数 确定氧化数增加或减少的数值(可采用“线桥” 来表示) 乘以相应系数，使增.减氧化数相等化数降低5X2+7-1+202 MnO4 + 5 H2O2 + H+2Mn2+ 5 O2+ H2O氧化数升高1X2X5 配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。2MnO4 + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O 【解法二：离子电子法】(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O 将反应物和

3、产物以离子形式写出：Cr2O72 + H2S + H+ C2+ +S + H2O 将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧 化反应,另一个发生还原反应:HqSt SCr2O72- + H+ -> CH+ + H2O 分别配平两个半反应:H2S - 2e S+2H+Cr2O72 + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O 确定两个半反应得、失电子数的最小公倍数，将 两个半反应分别乘以相应系数，使其得.失电子数 相等，再将两个半反应合并为一个配平的氧化还原 反应的离子方程式，最后改写成化学方程式。3H2S 6巳3S + 6H+(2e- X 3=6e )+) O2O72 +14H+6e

4、 一2(：円+71120 (6e X l=6e )Cr2O72 + 3H2S + 8H+ = 2Cr3+ + 3S+ 7H2OK2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O(7) MnO4 + H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O 将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧 化反应,另一个发生还原反应:H2O2 O2MnO4' + H+ Mn2+ + H2O 分别配平两个半反应:H2O2 - 2e- O2 + 2H+MnO4- + 8H+ 5e- Mn2+ + 4H2O确定两个半反应的得、失电子数相等，再将两个 半反应合并即可。5H2

5、O2 -10e J5O2+IOH+(2e- X 5=10e)+) 2MnO4 +l 6H+1 Oe 2Mn2+8H2O (5e X2=10e )2MnO4 +5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2+8H2O【第14题(P121)对照电极电势表：(1) 选择一种合适的氧化剂，它能使SiP+变成Sn4+,变成Fe負，但不能使Cl变成CI2e(2) 选择一种合适的还原剂，它能使Cu2+变成Cu, Ag+变成Ag,但不能使Fe2+变成Fe。【解】查表得P459附录十四得各电对的电极电势：电极电对0°Sn4+/Sn2+0 °pe3+/pe2+<eci2/ci 电极电

6、势/V0.1540.7711.36电极电对0°Cu2+/Cu0°Ag+/Ag0 °Fe2+/Fe电极电势/V0.3370.799-0.440(1) 所选择的氧化剂，其相应的电极电势必须大于 0°Sn4+/Sn2+= 0.154V和 °Fe3+/Fe2+ = 0.771V ,但 必须小于ecl?/cr= 1.36V。根据P459附录十四 可查得：°No3-/No2 = °80V , °No3-/hno2 = 0.94V > °no3-/no = 0.96V , ohno2zno= 1.00V ,7&#

7、176;Br2/Br-= 1-07V, 0C1O4-/C1O3 = 119V ,0°2/h2° = 1229V,°MnO2/Mn2+ = 123V ,等。可见，HNO3、HNO2. Br2. HCIO4. O?和 MnO2等均能使SiP+变ASn4+, Fe2+AFe3+, 但不能使Cl 变成CI?。(2) 所选择的还原剂，其相应的电极电势必须小于 0°c.2+/5 = 0337V和 0°Ag+/Ag二 0.799V ,但必须 大于0°Fe2+/Fe= -0 440V。根据P459附录十四可 查得：°SO42-/h2SO3=

8、 0-17V、0 °Sn4+/Sn2+=0.154V , 028 = 0.141 V, °h+/h2= 0.0000V , 等。可见，H2SO3 Sn2+> H2S和H2等均能使 Cu2+变成Cu, Ag+变成Ag,但不能使FH+变成【第16题(P121)】利用电极电势表，计算下列反应在 298K时的QO：(1) CI2+2Br = 2C1+Br2,(2) I2 + Sn2+ = 21+ Sn4+(3) MnO2 + 4H+ + 2C1= Mn2+ + Cl2 + 2H2O【解】查P459附录十四得各电对的电极电势：电极电对0°Sn4+/Sn2+<GB

9、r2/Br0°C】2心电极电势/V0.1541.071.36电极电对0°MM)2/Mn2+电极电势/V0.53451.23(l)Cl2 + 2Br = 2C1+Br2正极反应：Cl2 + 2e = 2CI负极反应:2Br2e = Br2则原电池的电动势：£°= P°CI2/C1- °Br2/Br=1.36- 1.07 = 0.29VArG°=- z-FE e=-2X 96500C-II1O1-1 X 0.29V=-55970J -mol1 = -55.97 kJ mol1 < 0(2) I2+Sn2+ = 2F + S

10、n4+正极反应:I2 + 2e = 21-负极反应:Sn4+ - 2e_ = Sn4+则原电池的电动势：E° = °l2/P- °Sn4+/Sn2+=0.5345 0.154 = 0.3805VArG°=- zFE °=-2X 96500C-mol, X 0.3805V=-73437J -mol1 = -73.44 kJ mor1 < 0(3) MnO2 + 4H+ + 2C1 = Mn2+ + Cl2 + 2H2O 正极反应：MnO2+ 4H+ + 2e = Mn2+ + 2H2O 负极反应：2C1 - 2e = Cl2则原电池的电动势

11、：E-= 0血。2皿2+-=1.23 -1.36 = -0.13VArG°=-z FE°=-2X96500C-mol1 X(-0.13V )=25090J mol1 = 25.09 kJ mol1 > 0【第19题(P122)过量的铁屑置于0050molLiCd2+溶液中，平衡后Cd2+的浓度是多少？【解】P459附录十四得：0°Fe2+/Fe= "0.440V,0°Cd2+/cd = -0.403V根据题意，该氧化还原反应为：Cd2+ + Fe = Cd + Fe2+其正极反应为：Cd2+ + 2e Cd负极反应为：Fe - 2&

12、; = Fe2+则原电池的电动势：E°= °Cd2+/Cd- 0°Fe2+/Fe=-0.403V 一 (-0.440V) = 0.037 VIgK° = vE70.0592 = 2X 0.037/0.0592 = 1.25K° = 17.783Cd2+ + Fe # Cd + Fe2+ 初始浓度/molL" 0.0500平衡浓度/mol L i 0.050-xxFe2+xK°= = = 17.783Cd2+0.050-x解之得：x = 4.73 X IO 2 mol-L1则：平衡后Cd2+的浓度为0.050- 4.73 X1

13、0 2 = 2.7 X10 3 mol-L1【第21题(P122) 1如果下列原电池的电动势为0.500V (298K):Pt, H2(100kPa) I H+(? molL i) | Cu2+(1.0 molL 】)I Cu 则溶液的H+浓度应是多少？【解】P459附录十四得：0°cu2+/cu= °337 V,0°h+/h，= 0.0000V根据题意，该原电池的电动势：0 = 0°Cu2+/Cu " 0H+/H2 = 0337V - 0H+/H2 = 0500 V 则：0h+/H2=-°163V对于电极反应2H+ + 2b = H

14、2,才艮据能斯特 方程有：0.0592 PhJp°h+/h2 = (P° h+/h2 "2 临 ；C H+=0-00000.0592飞-lg= ().163 V解之得：切+ = 1.76 X IO 3 mol-L1即：溶液的H+浓度应是L76X10 3 mol-L1。【第23题(P122)已知 °Ag+/Ag=0.799 V, spe(AgBr)= 7.7X1013o求下列电极反应的0佗AgBr + e，= Ag + Br «* *ui am jwl相当于非标准状态时 的 0Ag+/Ag，此时Ag+ 与 Cjjr 关。当Br = l.Omol-

15、L 1 时【解】AgBr#Ag+ +Br , /fsp°= Ag+Br = 7.7X10 13Ag+g严r上心。 而 Ag+ y4 Ag «Ag+/Ag = 0.799V °4r/Ag= °Ag+/Ag - 0.05921g(l/sp°)=0.799 - 0.0592Ig(7.7 X IO13)1 = 0.082 V【第24题(P122)某根据电极电势解释下列现象： 金属铁能置换Cu2+,而Fe朕溶液又能溶解铜。H?S溶液久置会变混浊。H2O2溶液不稳定，易分解。 分别用NaNOs溶液和稀H2SO4溶液均不能把Fe2+ 氧化，但两者混合后就可将

16、FZ+氧化。Ag不能置换1 mol-L1 HC1中的氢，但可置换1 mol-L1 HI中的氢。 金属铁能置换Cu2+,而Fe3+溶液又能溶解铜。【解释】根据对角线关系，将各标准电极电势0。按 由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方 的物质发生反应。Fe2+4- 2e = Fe eFe2+/Fe= 0.440VCu2+4- 2e = Cu °Cu2+/ClI= 0.337VFe3+4- e" = Fe2+ °Fe3+/Fe2+= 0.771V反应方向：Cu2+ +Fe = Cu+Fe2+ （金属铁置换Cu2+）2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ +Cu2+ （

17、Fe3+溶液溶解铜）H?S溶液久置会变混浊。【解释】根据对角线关系，将各标准电极电势炉。按 由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方 的物质发生反应。S+2H+2e- =H2S es/H?s= 0.141VO2+4H+4e- =2H2O °o2/h2o= 1-229V反应方向：O尹2H2S =2H2O + 2SJ (白色沉淀) 因此，H?S溶液久置会被空气中的()2所氧化，生 成白色的S沉淀而变混浊。(3)比。?溶液不稳定,易分解。【解释】氧元素的电势图(酸性溶液)如下: 0.682 1.229 1.77(3)比。?溶液不稳定,易分解。(3)比。?溶液不稳定,易分解。由氧元素电势

18、图可知，对于比。?而言，其 俨左=1.77V>°左=0.682V,所以H2O2会发生岐化 反应：2H2O2O2+2H2Oo也就是说，H2O2溶 液不稳定，易分解成O?和2比0。 分别用NaNOs溶液和稀H2SO4溶液均不能把Fe2+ 氧化，但两者混合后就可将FZ+氧化.【解释】各标准电极电势0。如下：SOJ+4H+2二=HRO3+H2O 9so42-/h2so3= °17V F e3+ + e = JFe2+°Fe3+ /Fe2+ = 0.771VNO3 +4H+3L =NO+2H2O °No3-/no= 0.96V 由此可见，H2SO4与Fe2+

19、之间并不符合对角 线关系，且二者的电极电势相差较大，因此，稀 H2SO4溶液不能把Fe2+氧化。此外 9°NO3/NO= 0.96V >°pe3+ /Fe2+ = 0.771V,即HNO3与Fe2+之同符合对角线关系。虽然如此，在 中性条件下 No3-/no= 0407 V v °Fe3+/Fe2+= 0.771 V,故也不能将FG+氧化。但在酸性条件下，将NaNO3溶液与稀H2SO4溶 液混合后，就可将Fe2+氧化。0NOV/NO的计算：假设NOGq）及NO（g）均为标准状态_。0.0592PnS°iNO37NO= NC'/NO" lg CNO3-C H+=0.96 0.0592lg（10 7）4=0.407 VAg不能置换1 molLiHCl中的氢，但可置换1 mol-L1 HI中的氢。【解释】倘若上述置换反应均能发生时，则生成的Ag+将很快与C1 或I结合成AgCl或Agl沉淀，故应考 察0 °AgCVAg+、0 °AgVAg+与0