氧化还原反应(作业更正)

1、氧化复原反响作业10-1.正确写出以下电对在酸性介质中的电极反响式及各电极反响的Nerst方程。H+/H2；Fe3+/Fe2+;Sn 2+/S n;CuBr/Cu;GeO2/Ge;Bi2O4/BiO+;CO2/HCOOH;HCOOH/HCHO;PdBr42-/Pd;AgC3H3O2/Ag;O2/H2O2;H2O2/H 2O;10-4. 一个化学反响可以设计成几种不同的原电池来完成，这几种原电池的电动势 E0是否相同,由它们的电动势分别求得的电池反响厶Gm0是否相同，为是么？结合10-25题加以讨论。答：根据氧化复原理论，原电池的电动势与组成电子的电极反响有关电对种类，由于不同的电池电极反响可能

2、不同，故电池的电动势就会不同。而反响的Gm0是状态函数，只与反响的起始状态与终了状态有关，而与反响过程无关，同时电动势可以不相同而Gm0相同。298K10-5将以下氧化复原反响设计为两个半电池反响，并利用标准电极电势表的数据，求在 时反响的平衡常数。 Fe2+ + Cl2 = Fe3+ + 2CI-;(2) Zn + Hg 2CI2 = 2Hg + Zn 2+ + 2CI-;(3) Cl2 + H2O = HClO + H + + Cl-;(4) 2H2O = 2H2 + O2;解：1根据氧化复原反响与电池反响的关系，将反响分解为: 正极反响：Cl2 + 2e = 2CI-； Cl /Cl 1

3、.36V负极反响：Fe3* + e = Fe2+；Fe3 /Fe20.771V电池反响的电动势&°=0正-$负=1.36 -0.77仁0.589V根据电池电动势与反响平衡常数的关系：RT lnK0 = nF£ °；nF 02 96484 0.589K0 e 市 e 831 2988.57 1 019X 1019;2根据氧化复原反响与电池反响的关系，将反响分解为：正极反响：Hg2Cl2 + 2e = Hg + 2Cl -；Hg2Cl2/Hg 0.268V负极反响：Zn2+ + 2e = Zn ；Zn2 / Zn 0.762V电池反响的电动势&0=$正

4、-$负=0.268 -0.762= 1.03 V根据电池电动势与反响平衡常数的关系：RT lnK0 = nF& 0；nF 02 96484 1.03K0 e市 e 8.31 2987.194 1034X 1034；3根据氧化复原反响与电池反响的关系，将反响分解为: 正极反响：Cl2 + 2e = 2Cl- ； Cl /Cl 1.36V负极反响：2CIO- + 4H+ + 2e =Cl2 + 2H2O； ClO /C 1.611V 电池反响的电动势&0= $正-$负=1.36 -1.611= -0.251 V根据电池电动势与反响平衡常数的关系：RT InK0 = nF &

5、 0；nF 02 96484 ( 0.251)K0e RT e8.31 2983.0 10X 10-9；4根据氧化复原反响与电池反响的关系，将反响分解为: 正极反响：2H+ + 2e = H2； h /H20.0V负极反响：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O； o2/ho21.22V电池反响的电动势&°=0正-$负=0 -1.22= - 1.22 V根据电池电动势与反响平衡常数的关系：RT lnK0 = nF &4 96484 ( 1.22)enF 0K0e祈X 10-83 ；8.31 2983.67 10 83:Fe3+ + e = Fe2+0Fe3 / Fe

6、20.77VFeOH3 的 Ksp,Fe(OH )3 求半反响：FeOH3 + e 解：根据标准电极电势的定义， 将两电极反响组成电池： 正极反响：Fe3+ + e = Fe2+ 负极反响：FeOH电池反响：Fe3+ + Fe 反响的平衡常数为：Fe2 K0那么:G0r m2.810 38,Fe OH3 + eOH2+ OH3Fe OH RTI nK08.31298 In 1.750Fe(OH )3/ Fe(OH )2答：半反响：FeOH解之:FeOH2 的 Ksp,Fe(OH)22 + OH的标准电极电势。Fe OH=Fe OH3 +Fe2+ ；2 + OH4.9 10 17OH 2OHnF

7、 0102120.485VK 0Ksp,Fe(OH )2K 0Ksp,Fe(OH )34.9 10 1738102.81.751021964840Fe3 /Fe2(0.770Fe(OH)3/Fe(OH )2)0Fe(OH )3 /Fe(OH )23 + e = Fe OH2+ OH10-10.：Cu+ + e = Cu ;标准电极电势为 计算电极反响 CuCl + e = Cu + Cl -的电极电势；解：将反响设计为电池，那么：正极反响：CuCl + e = Cu + Cl ; cuci / Cu 负极反响：Cu+ + e = Cu ; Cu /cu 0-52V 电池反响为： CuCl =

8、Cu + + Cl-;即反响的平衡常数为 CuCl的溶度积常数I 电池反响的电动势& °= $正-©负=? -0.52=- 根据电池电动势与反响平衡常数的关系：8.31 2987cuci /Culn(1.7 10 7) 0.520.11993(V)1 964840.52V?V;CuCI 的 K°spX 10-7;K0spX 10-7；1.22 V RT lnK° = nF£ °；10-11.有一原电池-A I A2+H B2+ I B +丨，当A2+=B2+时电动势为0.78V。现使该电池的 电动势值减半，求此时的A 2+/B

9、 2+。解：该原电池的电池反响为：B2+ + A = B + A 2+ ;正极反响：B2+ +2e = B ;负极反响：A2+ + 2e = A ;假设A、B皆为固体或单质，那么平衡常数K0 = A2+/B2+根据电池反响的 Nerst方程：0 RT ln(A2 )ln( 2 )；nF B2 A 2+=B 2+时电动势为0.78，即标准电动势£0=0.78V ;故当电池电动势降为原来值的一半时，即 0.39V，溶液中的A2+/B 2+2 964840.39)30.398.31 298为:A2 ln( 2(B 即：A 2+/B 2+X 1010 * * 13;2+答：题设条件下的A /

10、BnF)-(0.782+x 1013；2+/Cu+，电极电势=0.15V，电对"/X 1012，求：1氧化复原反响 Cu2+ + 2= CuI + 1/2I 2在298K时的平衡常数；2假设溶液中Cu2+-3, I-3,计算达平衡时残留在溶液中的Cu2+的浓度。解：1将反响Cu2+ + 2= CuI + 1/2I 2设计为电池，那么：正极反响为：Cu2+ + I- + e = CuI;负极反响为：I2 + 2e = 2I ；反响的平衡常数表达式为：12Cu I 又：反响达平衡时，正极电极电势=负极电极电势Cu2 /Cu0.150.0592. Cu 1 g Cu 0.15 0.0592

11、 lgCu2 * * * l K sp,CuIK00.5410.15 0.0592 lg-2设平衡时Cu2+的浓度为x,那么：CuI + 1 /2I 2Cu2+2=开始0.1平衡时x1-2 0.1 XK0/ 1 1.98 105解之 K0 X 105 ；Ksp,CuI2Cu I x(0.82x)255x 3.96 10 x 1.584 1010计算该原X 10_6-3;答：'CI2 + 2e = 2C；2Cr电极为正极、Cl为负极所构成的原电池的电池符号和电池反响为：电池符号：一Pt I C(aq) I Cl2(g) II Cr3+(aq) , Cr20,-(aq) I Pt(+) 电

12、池反响为：C20*一 + 14H+ + 6C= 2Cr3+ + 7H2O +3CI 2； 电池的标准电动势：£0电也=1.23- 1.36 =- 0.13V ;电池的 rGm0为： rGm0=- nF & 0电也=6X 96484X一 0.13= 75.26(kJ) 反响平衡常数K0为：G75257.52K0 e 帀 e 8.312986.335 10 143-3 时，电对Cl 2/Cl 的电极电势为：Cl2 /Cl0Cl2 /Cl辱g昱1.362 Cl 2再g 亠 1.3008V2fl。)2电动势：& 电池=1.23 1.3008= 0.0708V ;-3原电池的电

13、动势&电池为： 电对C2O72/ Cr3+的电极电势为：0.0592 Cr2O|H /g1014Cr2O2 /Cr30Cr2O214Cr3 1.23 皿lg11.3681(V)6 1那么结合3计算结果电池的电动势为：£电也=1.3681 1.3008 = 0.0673(V)答：10-19.298K时测得如下原电池：Cu I Cu2+-3,aq) | Ag+-3,aq) 的电动势为0.52V。1假设电极电势0Ag / AgI Ag(+)0.80V，求电极电势02Cc2 /Cu2求该原电池的标准电动势。3写出该原电池的电池反响，并计算其平衡常数。 解：1题设电池的电池反响为：2A

14、g+ + Cu = Cu2+ +2 Ag根据电池反响 Nerst方程可得：0.0592 Ag 22 gCu2 0Ag/Ag0Cu2 /Cu湾lg丄0.522 0.010Cc2 /Cu正极反响为：Ag+ + e = Ag;负极反响为： Cu2+ + 2e = Cu电池反响为：2Ag+ + Cu = Cu 2+ +2 Agv；3该原电池的电极反响为:反响的平衡常数为:0.3392(V)0.8 0.52 ( 0.0592)2该原电池的标准电极电势为：& ° 电池=0.8 0.3392 = 0.4608rGm2 96484 0.4608K°答：e rt e 8.31 298

15、3.9288 1°1510-22.在实验室中通常用以下反响制取氯气，试通过计算答复，为什么必须使用浓盐酸。 + Cl2f + 2H2O;MnO2 s+ 4HCI aq= MnCl 2 aq：MnO 2 + 4H+ + 2e = Mn 2+ + 2H2O,CI2/CI1-36VCI2 + 2e = 2Cl-,MnO2 /Mn计算后说明H2O2在酸性溶液中的氧化性强弱，在碱性溶液中的复原性强弱。 计算后说明H2O2在酸性溶液和碱性溶液中的稳定性。 计算H2O的离子积常数。1'23V;解：1反响进行的方程式为：由题设条件可知：MnO2/ Mn21 -23V;MnO2 + 4H+ +

16、 2CI-= Mn 2+ + 2H2O + Cl 2< Ci2/ci1-36V故在标准状态下MnO 2不能氧化盐酸制备氯气。4 RT|n(lH_), 2F Mn2 但:°MnO2/Mn2MnO?即可以通过改变体系的H+浓度实现反响。2根据电池反响的 Nerst方程：20 RT Mn 】PCI2、ln(42)2F H 4 CI 2要使反响发生，必须有&° > 0 ,设此时的Mn 2+】平衡-3, P氯气=1.°atm.贝UCl-平衡=H +】平衡+ 2Mn 2+】平衡=H +】平衡+2；2号 lg( 4 12 °2 H 】(H2)

17、76; RT Mn 】FCi2° 牯 ln( 4违)1-23 1.362F H 】4 CI 2解此方程可以获得H+平衡-3。此外，从反响式可以看出生成1oml的Mn2+需要消耗4mol的H +,故H +】起始-3。故所以，如要用盐酸与Mn O2-3。1°-2 4.下面是氧元素的电势图，根据此图答复以下问题。5695V酸性体系|Ha0a Ha01J3V减性体系 |口聊|解：物质的氧化性与复原性强弱与对应的电对电极电势大小有关，如果复原电势越大, 氧化性越强，反之那么复原性越强。酸性体系中：H2o2/h2o2 123 1 °695 1.765(v)；根据给出的电势图，

18、未知电对的电极电势为:碱性体系中:02 0.4 1 0.88O2 / HO210.08(v)1如果H2O2为氧化剂，即获得电子，对应电对为 H2O2/H2O酸性和 HO27OH-碱性，从电势图可见，前者的电极电 势明显要高一些，即在酸性中 H2O2的氧化性更强。如果H2O2为复原剂，即给出电子，对应的电对为：O2/H2O2酸性和O2/HO2-碱性，从电势图可见，前者的电极电 势明显要高一些，即在碱性中 H2O2的复原性更强。2从电势图还可以看出，酸性与碱性介质中，右边电极电势都大于左边电极电势，说 明H2O2在酸性与碱性中都要发生歧化反响，即稳定性较差。但在酸性介质中差异要大一些， 说明在碱性介质中的歧化程度没