工科化学（第二版）邱治国张文莉主编课后答案

物质 氧化数 物质 氧化数 KCl*O3 +5 K2Cr*2O7 +6 Cu2*O +1 N*2O +1 Na2O2* –1 N*H4+ – 3 S8* 0 Pb*3O4 +8/3 Na2S2*O3 +2 N2*H4 –2 Na2S4*O6 +2.5 AlN* –3 O*F2 +2

9．如果将下列氧化还原反应装配成电池，试用符号表示所组成的原电池。 （1）Zn（s）+ Ag+（aq） = Zn2+（aq）+ Ag（s） （2）Cu（s）+FeCl3（aq） = CuCl（aq）+ FeCl2（aq） （3）Sn2+（aq）+2Fe3+（aq） = Sn4+（aq）+ 2Fe2+（aq） （4）Zn（s）+2HCl（aq） = ZnCl2（aq）+ H2（g）

（5）MnO4–（0.1mol·L–1）+8H+（10–4mol·L–1）+ 5Fe2+（0.1mol·L–1） =

Mn2+（0.1mol·L–1）+ 5Fe（0.1mol·L–1）+ 4H2O（l）

解：(1) (–) Zn | Zn2+ (C1) || Ag+ (C2) | Ag (+) (2) (–) Cu | Cu+ (c1) || Fe3+ (c 2), Fe2+ (c 3) | Pt (+) (3) (–) Pt | Sn2+ (c 1), Sn4+ (c 2) || Fe3+ (c 3), Fe2+ (c 4) | Pt (+) (4) (–) Zn | Zn2+ (c 1) || H+ (c 2) | H2 （p），(Pt) (+) (5) (–) Pt | Fe2+ (0.1 mol·L–1), Fe3+ ( 0.1mol·L–1) ||

MnO–4 (0.1mol·L–1), Mn2+ (0.1mo1·L–1), H+ (10–4 mo1·L–1) | Pt (+)

10．下列物质SnCl2、FeCl2、KI、Zn、H2、Mg、Al、HS– 在一定条件下都可以做还原剂。试根据标准电极电势数据，把这些物质按其还原能力递增顺序重新排列，并写出它们对应的氧化产物。

解：还原能力由低到高的排列顺序（氧化产物写在括号中）是：

FeCl2 (Fe3+), KI (I2), SnCl2 (Sn4+), H2 (H+),S2（S），Zn (Zn2+), Al (Al3+)，Mg (Mg2+)。

–

11．．判断下列反应在标准态时进行的方向，如能正向进行，试估计进行的程度大小。 已知?(Fe/Fe)??0.44V

（1）Fe（s）+ 2Fe3+（aq） = 3Fe2+（aq）

（2）Sn4+（aq）+2Fe2+（aq） = Sn2+（aq）+ 2Fe3+（aq）

解：（1）

?Θ2??2??2? > ?（Fe/Fe） ∴反应正向进行。 ?（Fe3?/Fe）nE?2?[0.77?(?0.44)]1gK???41

0.0590.059K=1041 ; ∴反应进行程度很大。

Θ

（2）∵?(Sn?4?/Sn2?)???(Fe3?/Fe2?)； ∴反应逆向进行。

–

12．在pH分别为3和6时，KMnO4能否氧化I

–

和Br[假设MnO4被还原成Mn2+，

–

– –

且c（MnO4）= c（Mn）= c（I）=c（Br）=1mol·L1]。

2+

––

解： ① pH=3时，反应式为

??2?MnO?4(aq)?8H(aq)?5e?Mn(aq)?8H2O ?8?c(MnO)?c(H)0.0594?(MnO4 / Mn2+) = 1.507+ 1g 2?5c(Mn)= 1.507 +

0.0591g10?24 = 1.507 + 0.283 = 1.224V 5–

（ 已知：??（Br2 / Br）=1.066V,

∵1.224V >

??(I2 / I – ) = 0.536V ）

??( Br2 / Br–) > ?? (I2 / I –)； ∴可以氧化溴离子和碘离子。

② pH = 6 中性应该还原成MnO2，

??反应式为 MnO?4(aq)?2H2O?3e?MnO2(s)?4HO(aq)

c(MnO?0.0594)1g4 ?(MnO/Mn) = 0.509 + ?3c(OH)??42?若设还原产物为Mn2+，可按①中的关系式算出?(MnO4 / Mn2+) = 0.941

??(Br2 / Br– ) > 0.941 > ??(I2 / I – ) ∴可氧化碘离子，不能氧化溴离子。

13．今有一种含有Cl、Br、I三种离子的混合溶液，欲使I

–

–

–

–

氧化成I2，又不使

Br–、Cl– 离子氧化，在常用氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中应选哪一种？

解：查表：?( Br2 / Br) =1.066V,

?–

??( I2 / I–)=0.535V,

??(C12 / C1–)=1.358V； ??(Fe3+ / Fe2+) = 0.77V,

??(MnO4– / Mn2+) = 1.507V； ∵??(MnO4 / Mn2+) > ??(C12 / C1–) > ?? (Br2 / Br

–

) >

??(Fe3+ / Fe2+) > ??(I2 / I–), ∴标态下, 只能选用硫酸铁。

14．由标准钴电极和标准氯电极组成原电池，测得其电动势为1.63V，此时钴为负极，

现知氯的标准电极电势为+1.36V，问： （1）此电池的反应方向？ （2）钴的电极电势为多少？

（3）当氯气的分压增大时，电池电动势将如何变化？ （4）当c（Co2+）降到0.01mol·L

–1

时，通过计算说明电动势又将如何变化？

2+

–

解：（1）电池总反应：Co + C12 = Co+ 2C1

∵E=1.63V > 0 ∴正向进行。

?（2）E=

???(C12 / C1– ) –??(Co2+ / Co)

??(Co2+ / Co) = 1.36 ― 1.63 = – 0.27 V

–

?0.059pCl2/p (3) ?(C12 / C1)=?(C12 / C1) + 1g2?

2c(Cl)?–

E =?(C12 / C1) ―

– ??(Co2+ / Co)

–

∴若氯气分压增大，则?(C12 / C1)增加, 电动势将增大。 （4）?(Co2+ / Co) =

??(Co2+ / Co) +

0.0591g[c(Co2?)] 2 = – 0.27 +

0.0591g0.01 = 0.329 V, 2若c (Co2+)降低，则??(Co2+ / Co)降低, ∴ 电动势升高。 15．由两个氢半电池

Pt，H2（pΘ）∣H+（0.1mol·L1）和Pt，H2（pΘ）∣H+（xmol·L1）组成一原电池，

–

–

测得该原电池的电动势为0.016V，若Pt，H2（pΘ）∣H+（xmol·L1）作为该原电池的正

–

极，问组成该半电池的溶液中H+浓度是多少？

解： E =

??（H+ / H2）正 – ?（H+ / H2）负

0.0590.0591gc2(H+)]正―[??(H+/H2)+1gc2(H+)]负 220.0590.0591g0.12 – 0 + 1gc2（H+） 0.016 = 0 +

220.0591gc2(H+) ―0.043 =

2?0.0411g c (H+) = = ―0.729 ；

0.0590.016=[?(H+/H2)+c (H+) = 0.187 mol·L1

–

16．根据下列反应（假设离子浓度均为1mol·L1）

–

Ni（s）+ Sn2+（aq） = Ni2+（aq）+ Sn（s） Cl2（g）+2Br（aq） = Br2（g）+ 2Cl（aq） 试分别计算：

（1）它们组成原电池的电动势，并指出正负极； （2）25℃时的平衡常数；

–

–

Θ （3）反应的标准吉布斯函数变ΔrGm。

解：（1）反应方程式： Ni(s) + Sn2+ (aq) = Ni2+ (aq) + Sn(s)

E=??(Sn2+ / Sn) ―??( Ni2+ / Ni) = ―0.1375 ―(― 0.257) = 0.1195 (V) > 0

∴ 锡电极为正极：镍电极为负极。

?nE?2?0.1195?1gK=== 4.05 K=1.122×104

0.0590.059

?ΔrGm= ―RT InK= ―8.314×10

–

??– 3

×298×In(1.122×104) = ―23.1 kJ?mol1

–

–

（2）反应方程式：C12 + 2Br = Br2 + 2C1

E=??(C12 / C1) ―

–

???(Br2 / Br – ) = 1.358 ― 1.066 = 0.292 (V)

∴正极：(Pt)C12, 负极：(Pt)Br2

nE?2?0.2921gK== = 9.90

0.0590.059

? K= 7.9×10 9

ΔrGm= – RTInK= –8.314 ×10

–

???– 3

× 298× In (7.9×10 9) = – 56.5 kJ?mol1

—

17．对于由电对MnO4/Mn与Zn/Zn组成的原电池

（1）计算298K下，当c(MnO4) = c(Mn) = c(Zn) =1mol·L1，c(H) = 0.1mol·L

–

–1

2+

–

2+

2+2++

时，该电池的电动势，该氧化还原反应的ΔrGm，并说明该氧化还原反应进行的方向。

Θ （2）求该氧化还原反应在298K时的lgK

Θ。

（3）当温度升高时，该反应的K是增大还是减小？为什么？

解；（1）反应方程式：

2MnO4–(aq)+16H+(aq)+5Zn(s)=5Zn2+(aq)+2Mn2+(aq)+8H2O(l)

8?0.059c(MnO??2?4)?c(H)E??(MnO4/Mn)?lg??(Zn/Zn) 2?5c(Mn)???2?=1.507+

0.059lg (0.1)8 ―（―0.7618） = 2.1744V 5△rGm = ―nFE= ―10×96485×2.1744 = – 2099 kJ·mol—1反应正向进行

nE?10?[1.507?(?0.7618)]??384.5 ； (2) lgK?0.0590.059??38.45 K?10