普通化学习题集和解答(第四章)

（2） 计算反应的标准摩尔吉布斯函数变； （3） 用图示表示原电池；

（4） 计算c(I?)?1.0?10?2mol?dm?3以及c(Fe3?)?c(Fe2?)/10时原电池的电动

势。

解：（1）查阅教材附录：??(Fe3?/Fe2?)?0.771V；??(I2/I?)?0.5355V。

??E??????????(Fe3?/Fe2?)???(I2/I?)

= 0.771V - 0.5355V = 0.236V

???nFE? （2）?rGmC5?mol?1?130.6V??45.5kJ?mol?1 ??2?9648（3）原电池图示：(?)PtI2I?Fe3?,Fe2?Pt(?) （4）

?c(Fe2?)/c??0.05917V???E?E?lg??23??2n????c(I)/cc(Fe)/c????0.05917V102lg?0.058V ?0.236V?2(1.0?10?2)2210、当pH=5.00，除H?(aq)离子外，其余有关物质均处于标准条件下，下列反

应能否自发进行？试通过计算说明之。

?2MnO4(aq)?16H?(aq)?10Cl?(aq)?5Cl2(g)?2Mn2?(aq)?8H2O(l)

??2?(aq)?16H?(aq)?10Cl(aq)?5Cl(g?)2Mn(aq?)8(l)解： 由反应2MnO422HO组成原电池。

?(aq)?8H?(aq)?5e??Mn2?(aq)?4H2O(l) 正极：MnO4 负极：2Cl?(aq)?Cl2(g)?2e? 当pH=5.00，其他物质均处于标准条件时：

????????c(MnO)/cc(H)/c0.05917V4?????2???2??(MnO4/Mn)??(MnO4/Mn)?lg2??5??c(Mn)/c??8?1.507V?

0.05917Vlg(10?5.00)8?1.033V5?(Cl2/Cl?)???(Cl2/Cl?)?1.358V

?/Mn2?)??(Cl2/Cl?)，故该反应不能自发进行。 可见?(MnO4

11、由镍电极与标准氢电极组成原电池。若c(Ni2?)?0.0100mol?dm?3时，原电

池的电动势为0.315V，其中镍为负极，计算镍电极的标准电极电势。 解： 该原电池的图示为：

(?)NiNi2?(0.0100mol?dm?3)H?(1mol?dm?3)?H2(100kPa)Pt(?)

2???(Ni/N?i)因为 E???(H?/H2)0.3 1V5?0?0.31V5??所以 ?(Ni2?/Ni)0. 3V15又

则

?(Ni2?/Ni)???(Ni2?/Ni)?0.05917V2???lg?c(Ni)/c??n??(Ni2?/Ni)??0.315V?0.05917Vlg0.0100??0.256V212、由两个氢电极：

PtH2(100kPa)H?(0.10mol?dm?3)和PtH2(100kPa)H?(xmol?dm?3)组成原电池，测得该原电池的电动势为0.016V。若后一电极作为该原电池的正极，问组成该电极的溶液中H?的浓度x的值是多少？ 解：依题意，原电池应为：

(?)PtH2(100kPa)H?(0.10mol?dm?3)H?(xmol?dm?3)H2(100kPa)Pt(?)

E?????????(H?/H2)?0.05917V0.05917V??lgx2????(H?/H2)?lg(0.10)2??0.016V22??x?0.19mol?dm?3

13、判断下列氧化还原反应进行的方向（25℃的标准状态下）：

（1）Ag??Fe2??Ag?Fe3?

（2）2Cr3??3I2?7H2O?Cr2O72??6I??14H? （3）Cu?2FeCl3?CuCl2?2FeCl2

解：25℃的标准状态下，查阅教材附录相关数据，得到各对电池的标准电极电势值，并对比相应标准电极电势的大小。

（1）??(Ag?/Ag)???(Fe3?/Fe2?)；反应向右进行（正向自发） （2）??(Cr2O72?/Cr3?)???(I2/I?)；反应向左进行（逆向自发） （3）??(Cu2?/Cu)???(Fe3?/Fe2?)；反应向右进行（正向自发）

14、在pH=4.0时，下列反应能否自发进行？试通过计算说明之（除H?及OH?外，其他物质均处于标准条件下）。

（1）Cr2O72?(aq)?H?(aq)?Br?(aq)?Br2(l)?Cr3?(aq)?H2O(l)

?(aq)?H?(aq)?Cl?(aq)?Cl2(l)?Mn2?(aq)?H2O(l) （2）MnO4解： pH=4.0，其他物质均处于标准条件下：

（1）反应Cr2O72?(aq)?H?(aq)?Br?(aq)?Br2(l)?Cr3?(aq)?H2O(l)组成原电池：

正极：Cr2O72??14H??6e??2Cr3??7H2O 负极：2Br??Br2?2e?

?c(Cr2O72?)/c??c(H?)/c??0.05917V?????2?3??2?3??(Cr2O7/Cr)??(Cr2O7/Cr)?lg3??26??c(Cr)/c??14

?1.232V?0.05917Vlg(10?4.0)14?0.680V6?(Br2/Br?)???(Br2/Br?)?1.066V

因??(Cr2O72?/Cr3?)???(Br2/Br?)，故正反应不能自发进行。

?(aq)?H?(aq)?Cl?(aq)?Cl2(l)?Mn2?(aq)?H2O(l)组成原电池：（2）反应MnO4

??8H??5e??Mn2??4H2O 正极：MnO4负极：2Cl??Cl2?2e?

???? ????c(MnO)/cc(H)/c0.05917V4?????2???2??(MnO4/Mn)??(MnO4/Mn)?lg2??5??c(Mn)/c??8

?1.507V?0.05917Vlg(10?4.0)8?1.128V5?(Cl2/Cl?)???(Cl2/Cl?)?1.358V

?/Mn2?)???(Cl2/Cl?)，故正反应不能自发进行。 因??(MnO4

15、计算下列反应的标准平衡常数和所组成的原电池的标准电动势。

解：

1Fe3?(aq)?I?(aq)?Fe2?(aq)?I2(s)2又当等体积的2mol?dm?3Fe3?和2mol?dm?3I?溶液混合后，会产生什么现象？

1Fe3?(aq)?I?(aq)?Fe2?(aq)?I2(s)2??E??????????(Fe3?/Fe2?)???(I2/I?)

= 0.771V - 0.5355V = 0.236V

lgK??nE?/0.05917V?1?0.236V/0.05917V?3.99

K??9.8?103

当量溶液等体积混合后，离子浓度均变为1mol?dm?3，据上述计算，E?0，反应正向进行，溶液由浅黄色转变为棕黄色，并（或）由紫黑色碘沉淀析出。

16、由标准钴电极(Co2?/Co)与标准氯电极组成原电池，测得其电动势为1.64V，

此时钴电极为负极。已知??(Cl2/Cl?)?1.36V，问：

（1）标准钴电极的电极电势为多少？（不查表） （2）此电池反应的方向如何？

（3）当氯气的压力增大或减小时，原电池的电动势将发生怎样的变化？ （4）当Co2?的浓度降低到0.010mol?dm?3，原电池的电动势将如何变化？数值是多少？

解： （1）依据题意，钴电极为负极，氯电极为正极：

?2?l)???(Co/C E???????????(?C2l/C )o

??(Co2?/Co)???(Cl2/Cl?)?E??1.36V?1.64V??0.28V

（2）原电池反应为：Co?Cl2?Co2??2Cl? （3）

p(Cl2)/p?RT?(Cl2/Cl)??(Cl2/Cl)?lnnF?c(Cl?)/c??2?????当p(Cl2)增大时，?(Cl2/Cl?)增大，原电池电动势E值增大；当p(Cl2)减小时，?(Cl2/Cl?)减小，原电池电动势E值减小。 (4) 当Co2?的浓度为0.010mol?dm?3时，

?(Co2?/Co)???(Co2?/Co)?0.05917ln?c(Co2?)/c??20.05917??0.28V?ln0.010??0.34V2E???(Cl2/Cl?)??(Co2?/Co)?1.36V?(?0.34V)?1.70V

原电池的电动势增加了0.06V。

17、从标准电极电势值分析下列反应向哪个方向进行？

MnO2(s)?2Cl?(aq)?4H?(aq)?Mn2?(aq)?Cl2(g)?2H2O(l)

实验室中是根据什么原理，采取什么措施，利用上述反应制备氯气的？

??(MnO2/Mn2?)?1.224V，??(Cl2/Cl?)?1.358V。解： 根据教材附录数据可知，??(MnO2/Mn2?)???(Cl2/Cl?)，故在标准状态下，反应向左进行（正向非自发）。然而MnO2的氧化性受介质酸度的影响较大。从MnO2/Mn2?电极的半反应式：

MnO2(s)?4H?(aq)?2e??Mn2?(aq)?2H2O可得出H?浓度对其电极电势的影响

为：

????c(H)/cRT??2??2??(MnO2/Mn)??(MnO2/Mn)?lg2??nF??c(Mn)/c??4nO即?值随H?浓度的增大而增大，所以实验室用浓盐酸（如12mol?dm?3）与M2在加热条件下反应以增加MnO2的氧化性；与此同时，c(Cl?)的增加及加热使

p(Cl2)降低，均使?(Cl2/Cl?)减小，增加了Cl?的还原性，使