氧化還原反應(yīng)(作業(yè)更正)

1、氧化復(fù)原反響作業(yè)10-1.正確寫出以下電對在酸性介質(zhì)中的電極反響式及各電極反響的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. 一個化學(xué)反響可以設(shè)計成幾種不同的原電池來完成，這幾種原電池的電動勢 E0是否相同,由它們的電動勢分別求得的電池反響厶Gm0是否相同，為是么？結(jié)合10-25題加以討論。答：根據(jù)氧化復(fù)原理論，原電池的電動勢與組成電子的電極反響有關(guān)電對種類，由于不同的電池電極反響可能

2、不同，故電池的電動勢就會不同。而反響的Gm0是狀態(tài)函數(shù)，只與反響的起始狀態(tài)與終了狀態(tài)有關(guān)，而與反響過程無關(guān)，同時電動勢可以不相同而Gm0相同。298K10-5將以下氧化復(fù)原反響設(shè)計為兩個半電池反響，并利用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢表的數(shù)據(jù)，求在 時反響的平衡常數(shù)。 Fe2+ + Cl2 = Fe3+ + 2CI-;(2) Zn + Hg 2CI2 = 2Hg + Zn 2+ + 2CI-;(3) Cl2 + H2O = HClO + H + + Cl-;(4) 2H2O = 2H2 + O2;解：1根據(jù)氧化復(fù)原反響與電池反響的關(guān)系，將反響分解為: 正極反響：Cl2 + 2e = 2CI-； Cl /Cl 1

3、.36V負(fù)極反響：Fe3* + e = Fe2+；Fe3 /Fe20.771V電池反響的電動勢&°=0正-$負(fù)=1.36 -0.77仁0.589V根據(jù)電池電動勢與反響平衡常數(shù)的關(guān)系：RT lnK0 = nF£ °；nF 02 96484 0.589K0 e 市 e 831 2988.57 1 019X 1019;2根據(jù)氧化復(fù)原反響與電池反響的關(guān)系，將反響分解為：正極反響：Hg2Cl2 + 2e = Hg + 2Cl -；Hg2Cl2/Hg 0.268V負(fù)極反響：Zn2+ + 2e = Zn ；Zn2 / Zn 0.762V電池反響的電動勢&0=$正

4、-$負(fù)=0.268 -0.762= 1.03 V根據(jù)電池電動勢與反響平衡常數(shù)的關(guān)系：RT lnK0 = nF& 0；nF 02 96484 1.03K0 e市 e 8.31 2987.194 1034X 1034；3根據(jù)氧化復(fù)原反響與電池反響的關(guān)系，將反響分解為: 正極反響：Cl2 + 2e = 2Cl- ； Cl /Cl 1.36V負(fù)極反響：2CIO- + 4H+ + 2e =Cl2 + 2H2O； ClO /C 1.611V 電池反響的電動勢&0= $正-$負(fù)=1.36 -1.611= -0.251 V根據(jù)電池電動勢與反響平衡常數(shù)的關(guān)系：RT InK0 = nF &

5、 0；nF 02 96484 ( 0.251)K0e RT e8.31 2983.0 10X 10-9；4根據(jù)氧化復(fù)原反響與電池反響的關(guān)系，將反響分解為: 正極反響：2H+ + 2e = H2； h /H20.0V負(fù)極反響：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O； o2/ho21.22V電池反響的電動勢&°=0正-$負(fù)=0 -1.22= - 1.22 V根據(jù)電池電動勢與反響平衡常數(shù)的關(guān)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 求半反響：FeOH3 + e 解：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢的定義， 將兩電極反響組成電池： 正極反響：Fe3+ + e = Fe2+ 負(fù)極反響：FeOH電池反響：Fe3+ + Fe 反響的平衡常數(shù)為：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：半反響：FeOH解之:FeOH2 的 Ksp,Fe(OH)22 + OH的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢。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 ;標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為 計算電極反響 CuCl + e = Cu + Cl -的電極電勢；解：將反響設(shè)計為電池，那么：正極反響：CuCl + e = Cu + Cl ; cuci / Cu 負(fù)極反響：Cu+ + e = Cu ; Cu /cu 0-52V 電池反響為： CuCl =

8、Cu + + Cl-;即反響的平衡常數(shù)為 CuCl的溶度積常數(shù)I 電池反響的電動勢& °= $正-©負(fù)=? -0.52=- 根據(jù)電池電動勢與反響平衡常數(shù)的關(guān)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.有一原電池-A I A2+H B2+ I B +丨，當(dāng)A2+=B2+時電動勢為0.78V?，F(xiàn)使該電池的 電動勢值減半，求此時的A 2+/B

9、 2+。解：該原電池的電池反響為：B2+ + A = B + A 2+ ;正極反響：B2+ +2e = B ;負(fù)極反響：A2+ + 2e = A ;假設(shè)A、B皆為固體或單質(zhì)，那么平衡常數(shù)K0 = A2+/B2+根據(jù)電池反響的 Nerst方程：0 RT ln(A2 )ln( 2 )；nF B2 A 2+=B 2+時電動勢為0.78，即標(biāo)準(zhǔn)電動勢£0=0.78V ;故當(dāng)電池電動勢降為原來值的一半時，即 0.39V，溶液中的A2+/B 2+2 964840.39)30.398.31 298為:A2 ln( 2(B 即：A 2+/B 2+X 1010 * * 13;2+答：題設(shè)條件下的A /

10、BnF)-(0.782+x 1013；2+/Cu+，電極電勢=0.15V，電對"/X 1012，求：1氧化復(fù)原反響 Cu2+ + 2= CuI + 1/2I 2在298K時的平衡常數(shù)；2假設(shè)溶液中Cu2+-3, I-3,計算達(dá)平衡時殘留在溶液中的Cu2+的濃度。解：1將反響Cu2+ + 2= CuI + 1/2I 2設(shè)計為電池，那么：正極反響為：Cu2+ + I- + e = CuI;負(fù)極反響為：I2 + 2e = 2I ；反響的平衡常數(shù)表達(dá)式為：12Cu I 又：反響達(dá)平衡時，正極電極電勢=負(fù)極電極電勢Cu2 /Cu0.150.0592. Cu 1 g Cu 0.15 0.0592

11、 lgCu2 * * * l K sp,CuIK00.5410.15 0.0592 lg-2設(shè)平衡時Cu2+的濃度為x,那么：CuI + 1 /2I 2Cu2+2=開始0.1平衡時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計算該原X 10_6-3;答：'CI2 + 2e = 2C；2Cr電極為正極、Cl為負(fù)極所構(gòu)成的原電池的電池符號和電池反響為：電池符號：一Pt I C(aq) I Cl2(g) II Cr3+(aq) , Cr20,-(aq) I Pt(+) 電

12、池反響為：C20*一 + 14H+ + 6C= 2Cr3+ + 7H2O +3CI 2； 電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢：£0電也=1.23- 1.36 =- 0.13V ;電池的 rGm0為： rGm0=- nF & 0電也=6X 96484X一 0.13= 75.26(kJ) 反響平衡常數(shù)K0為：G75257.52K0 e 帀 e 8.312986.335 10 143-3 時，電對Cl 2/Cl 的電極電勢為：Cl2 /Cl0Cl2 /Cl辱g昱1.362 Cl 2再g 亠 1.3008V2fl。)2電動勢：& 電池=1.23 1.3008= 0.0708V ;-3原電池的電

13、動勢&電池為： 電對C2O72/ Cr3+的電極電勢為：0.0592 Cr2O|H /g1014Cr2O2 /Cr30Cr2O214Cr3 1.23 皿lg11.3681(V)6 1那么結(jié)合3計算結(jié)果電池的電動勢為：£電也=1.3681 1.3008 = 0.0673(V)答：10-19.298K時測得如下原電池：Cu I Cu2+-3,aq) | Ag+-3,aq) 的電動勢為0.52V。1假設(shè)電極電勢0Ag / AgI Ag(+)0.80V，求電極電勢02Cc2 /Cu2求該原電池的標(biāo)準(zhǔn)電動勢。3寫出該原電池的電池反響，并計算其平衡常數(shù)。 解：1題設(shè)電池的電池反響為：2A

14、g+ + Cu = Cu2+ +2 Ag根據(jù)電池反響 Nerst方程可得：0.0592 Ag 22 gCu2 0Ag/Ag0Cu2 /Cu灣lg丄0.522 0.010Cc2 /Cu正極反響為：Ag+ + e = Ag;負(fù)極反響為： Cu2+ + 2e = Cu電池反響為：2Ag+ + Cu = Cu 2+ +2 Agv；3該原電池的電極反響為:反響的平衡常數(shù)為:0.3392(V)0.8 0.52 ( 0.0592)2該原電池的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為：& ° 電池=0.8 0.3392 = 0.4608rGm2 96484 0.4608K°答：e rt e 8.31 298

15、3.9288 1°1510-22.在實(shí)驗(yàn)室中通常用以下反響制取氯氣，試通過計算答復(fù)，為什么必須使用濃鹽酸。 + Cl2f + 2H2O;MnO2 s+ 4HCI aq= MnCl 2 aq：MnO 2 + 4H+ + 2e = Mn 2+ + 2H2O,CI2/CI1-36VCI2 + 2e = 2Cl-,MnO2 /Mn計算后說明H2O2在酸性溶液中的氧化性強(qiáng)弱，在堿性溶液中的復(fù)原性強(qiáng)弱。 計算后說明H2O2在酸性溶液和堿性溶液中的穩(wěn)定性。 計算H2O的離子積常數(shù)。1'23V;解：1反響進(jìn)行的方程式為：由題設(shè)條件可知：MnO2/ Mn21 -23V;MnO2 + 4H+ +

16、 2CI-= Mn 2+ + 2H2O + Cl 2< Ci2/ci1-36V故在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下MnO 2不能氧化鹽酸制備氯氣。4 RT|n(lH_), 2F Mn2 但:°MnO2/Mn2MnO?即可以通過改變體系的H+濃度實(shí)現(xiàn)反響。2根據(jù)電池反響的 Nerst方程：20 RT Mn 】PCI2、ln(42)2F H 4 CI 2要使反響發(fā)生，必須有&° > 0 ,設(shè)此時的Mn 2+】平衡-3, P氯氣=1.°atm.貝UCl-平衡=H +】平衡+ 2Mn 2+】平衡=H +】平衡+2；2號 lg( 4 12 °2 H 】(H2)

17、76; RT Mn 】FCi2° 牯 ln( 4違)1-23 1.362F H 】4 CI 2解此方程可以獲得H+平衡-3。此外，從反響式可以看出生成1oml的Mn2+需要消耗4mol的H +,故H +】起始-3。故所以，如要用鹽酸與Mn O2-3。1°-2 4.下面是氧元素的電勢圖，根據(jù)此圖答復(fù)以下問題。5695V酸性體系|Ha0a Ha01J3V減性體系 |口聊|解：物質(zhì)的氧化性與復(fù)原性強(qiáng)弱與對應(yīng)的電對電極電勢大小有關(guān)，如果復(fù)原電勢越大, 氧化性越強(qiáng)，反之那么復(fù)原性越強(qiáng)。酸性體系中：H2o2/h2o2 123 1 °695 1.765(v)；根據(jù)給出的電勢圖，

18、未知電對的電極電勢為:堿性體系中:02 0.4 1 0.88O2 / HO210.08(v)1如果H2O2為氧化劑，即獲得電子，對應(yīng)電對為 H2O2/H2O酸性和 HO27OH-堿性，從電勢圖可見，前者的電極電 勢明顯要高一些，即在酸性中 H2O2的氧化性更強(qiáng)。如果H2O2為復(fù)原劑，即給出電子，對應(yīng)的電對為：O2/H2O2酸性和O2/HO2-堿性，從電勢圖可見，前者的電極電 勢明顯要高一些，即在堿性中 H2O2的復(fù)原性更強(qiáng)。2從電勢圖還可以看出，酸性與堿性介質(zhì)中，右邊電極電勢都大于左邊電極電勢，說 明H2O2在酸性與堿性中都要發(fā)生歧化反響，即穩(wěn)定性較差。但在酸性介質(zhì)中差異要大一些， 說明在堿性介質(zhì)中的歧化程度沒