氧化还原反应资料.doc

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1、此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除第 5 章 氧化还原反应【 5-1】指出下列物质中划线原子的氧化数：（ 1） Cr2 72-2（ 3）NH3（4） HN382 32-O（2）N O（5） S（6）S O解：（ 1） Cr: +6; （2） N: +1; （ 3）N: 3; （ 4） N: 1/3; （ 5） S: 0; （ 6） S: +6 【 5-2】用氧化数法或离子电子法配平下列方程式：（ 1） As2 O3 +HNO 3 +H 2OH 3 AsO 4 +NO（ 2） K 2Cr2O7 +H 2S+H 2SO4K 2SO4 +Cr2 (SO4 )3 +S+H 2O（ 3） KO

2、H+Br 2KBrO 3 +KBr+H 2 O（ 4） K 2MnO 4 +H 2 OKMnO 4 +MnO 2 +KOH（ 5） Zn+HNO 3Zn(NO 3 )2 +NH 4 NO 3 +H 2O（ 6） I2 +Cl 2 +H 2 OHCl+HIO 3（ 7） MnO 4- +H2O2+H +Mn 2+ +O 2 +H 2 O（ 8） MnO 4- +SO32- +OH -MnO 42- +SO 42- +H 2O解：（ 1） 3As2O3 +4HNO 3 +7H 2O=6H 3AsO 4 +4NO（ 2） K 2Cr2O7 +3H 2S+4H 2SO4 =K 2SO4 +Cr2 (S

3、O4 )3 +3S+7H 2 O（ 3） 6KOH+3Br 2 =KBrO 3 +5KBr+3H 2O（ 4） 3K 2MnO 4 +2H 2O=2KMnO 4 +MnO 2 +4KOH（ 5） 4Zn+10HNO 3 =4Zn (NO 3) 2 +NH 4 NO 3 +3H 2 O（ 6） I2 +5Cl 2 +6H 2O=10HCl+2HIO 3（ 7） 7MnO 4 - +5H 2O 2 +6H + =2Mn 2+ +5O 2 +8H 2O（ 8） 2MnO 4 - +SO 32- +2OH - =2MnO 42- +SO 42- +H 2O【 5-3】写出下列电极反应的离子电子式：（

4、1） Cr2 72- Cr3+（酸性介质）O只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除（ 2） I2 IO3-（酸性介质）（ 3） MnO 2 Mn(OH) 2（碱性介质）-（碱性介质）（ 4） Cl 2 ClO 3解：（ 1） Cr2O72- + 14H + + 6e- 2Cr3+ + 7H 2O（ 2） I2 + 6H 2O 2IO3- +12H + +10e-（ 3） MnO 2 + 2H 2O +2e- Mn(OH) 2 + 2OH-（ 4） Cl 2 + 12OH - 2ClO 3- + 6H 2O + 10e-【 5-4】下列物质： KMnO 4, K 2 Cr2O

5、7, CuCl 2, FeCl3, I2 和 Cl 2，在酸性介质中它们都能作为氧化剂。试把这些物质按氧化能力的大小排列，并注明它们的还原产物。解：在酸性介质中， KMnO 4, K 2 Cr2O7, CuCl 2, FeCl3, I 2 和 Cl 2，作为氧化剂 ,其还原产物分别为(离子 )： Mn 2+， Cr3+,Cu， Fe 2+， I - ，Cl - ，值越大，氧化能力越强，依据电极电势表，= 2.87VF2 +2e = 2FMnO422= 1.51V+8H+5e = Mn+4H OCl 2 +2e = 2Cl= 1.36V2O7232= 1.33VCr+14H+6e = 2Cr+7

6、H OBr 2 +2e = 2Br= 1.065VFe3+e = Fe2= 0.771VI 2 +2e = 2I = 0.5345VCu2+2e = Cu= 0.337V得氧化能力从大到小依次排列为F24-2272-23+22+。>MnO>Cl >Cr O>Br (aq)>Fe>I >Cu【 5-5】下列物质： FeCl2，SnCl2， H2， KI ， Li ， Mg ， Al ，在酸性介质中它们都能作为还原剂。试把这些物质按还原能力的大小排列，并注明它们的氧化产物。解：值越小，还原本领越强。在酸性介质中，Fe2+， Sn 2+，H 2， I -，

7、Li ， Mg ， Al 分别被氧化为 Fe3+， Sn4+， H+ ， I2， Li +， Mg 2+， Al 3+，依据电极电势 ，Li = Li +e= 3.045VMg= Mg 2+2e= 2.37VAl = Al 3+3e= 1.66V+2e=0.00VH2 =2H24+ 2e=0.154VSn=Sn2I= I 2 + 2e=0.5345V23+e= 0.771VFe= Fe2+-2+。得还原能力从大到小依次排列为Li>Mg>Al>H2>I >Fe>Sn【 5-6】当溶液中 c（ H+）增加时，下列氧化剂的氧化能力是增强、减弱还是不变？只供学习与交

8、流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除（ 1） Cl 2（ 223+-）Cr2 O7（ 3） Fe（4） MnO 4解：（ 1） Cl 2 +2e = 2Cl ，电极反应中无H 参与， H 浓度增加时，氧化能力不变。23+7H 2O，浓度增加时，氧化能力增强。（ 2）Cr 2O7+14H +6e = 2CrH（ 3） Fe3+ e = Fe2 ，H 浓度增加时，氧化能力不变。+5e = Mn 2（ 4） MnO 4+8H+4H 2O，H浓度增加时，氧化能力增强。【 5-7】计算下列电极在298K 时的电极电势：+-2mol/L)， Mn2+(1.010×-4mol/L)-（

9、1） Pt H(1.010×， MnO 4 (0.10mol/L)（ 2） Ag ， AgCl(s) Cl-(1.0×10-2mol/L)提示：电极反应为 AgCl(s) + e-= Ag(s) + Cl -2mol/L)（ 3） Pt， O2(10.0kPa) OH(1.0 10×解：（ 1） MnO 4-+ 8H + + 5e- =Mn 2+ + 4H 2O0.0592MnO 4 H8MnO 4 /Mn 2MnO 4 /Mn2lg21.36V5Mn（ 2）AgCl/AgAgCl/Ag10.0592lg0.341VCl（ 3） O2 + 4e- + 2H 2O

10、= 4OH -0.0592pO2/ p0.505VO2 /OHO2/OHlg44OH 【 5-8】写出下列原电池的电极反应式和电池反应式，并计算各原电池的电动势（298K ）：2+-（ 1） FeFe(1.0mol/L)(1Cl.0mol/L)2 Cl，Pt(100kPa)22+3+4+3+）Pt Fe(1.0mol/L)， Fe(1.0mol/L) Ce， Ce(1.0mol/L) Pt（(1.0mol/L)（ 3+23+(1.0×10-2mol/L) Pt） Pt， H2(100kPa) H(1.0mol/L) Cr2O7(1.0mol/L) ， Cr(1.0mol/L) ，H（

11、 4）2+3+-2Pt Fe(1.0mol/L) ， Fe (1.0mol/L)3(0.020mol/L) ， NO(1.0mol/L)， HNOH+(1.0 ×10-2 mol/L) Pt解：（ 1） Cl2 (g) + Fe = Fe2+ + 2Cl -Fe2+ + 2e- = Fe20.04400.0592 lg1.00.440VFe /Fe2Cl 2 + 2e- =2Cl-2 /Cl1.360.0592 lg 100 /1001.36VCl21.0E = 1.36 - (-0.440) = 1.80 V（ 2） Ce4+ + Fe2+ = Ce 3+ + Fe3+Ce4+ +

12、 e- = Ce3+Ce4 /Ce31.61 0.0592lg 1.01.61V1.0只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除Fe3+ + e- =Fe2+320.771 0.0592lg 1.00.771VFe /Fe1.0E = 1.61 - 0.771 = 0.84 V（ 3）负极反应：2H + + 2e = H 2正极反应：Cr2O72-+3+2+ 14H + 6e = 2Cr+7H O电池反应：Cr2O2-+ 3H2+8H+= 2Cr3+7H2O7电动势： EE (Cr2 O72-Cr 3)E (HH 2 ) (1.330.0592 lg0.01014 ) 0.00

13、 1.05V6（ 4）负极反应： Fe3+ + e = Fe 2+正极反应： NO3- + 3H + 2e = HNO 2 + H 2O电池反应： NO3- + 2Fe2+ + 3H += HNO 2 + 2Fe3+ + H 2O电动势： E(Fe3Fe2 )0.771 0.0592lg0.10 0.712VE(NO 3- HNO 2 )0.940.0592 lg0.010 1.00V2E1.000.7120.29V【 5-9】根据标准电极电势，判断下列各反应能否进行？（ 1） Zn + Pb2+ Pt + Zn 2+（ 2） 2Fe3+ + Cu Cu2+ + 2Fe2+（ 3） I2 +

14、2Fe2+ 2Fe3+ 2I-（ 4） Zn + OH - Zn(OH) 42- + H 2解：两强处于左下 右上对角线位置，反应能正向进行。（ 2）两强处于左下 右上对角线位置，反应能正向进行。（ 3）反应物处于右下 左上位置，反应不能正向进行。（ 4）只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除【 5-10】应用电极电势表，完成并配平下列方程式：（ 1） H2 O2 + Fe2+ + H + （ 2） I-+IO3-+H+（ 3） MnO 4- + Br - + H + 解：（ 1） H2O2 + 2Fe2+ + 2H + = 2Fe3+ + 2H 2O（ 2）5I- + I

15、O 3- + 6H+ = 3I2 + 3H2O（ 3） 2MnO 4- + 10Br - + 16H + = 2Mn 2+ + 5Br 2 + 8H 2O【 5-11】应用电极电势表，判断下列反应中哪些能进行？若能进行，写出反应式。（ 1） Cd+HCl（2） Ag+Cu(NO 3)2（ 3）Cu+Hg(NO 3) 2（4） H2SO3+O 2解：（ 1） Cd +HCl = CdCl 2 + H 2E=0( 0.403) = 0.403V >0,能进行。（ 2） 2Ag + Cu(NO 3 )2 = 2AgNO 3+ CuE =0.337 0.799 = 0.462V <0,不能

16、进行。（ 3） Cu + Hg(NO 3)2 = Cu(NO 3 )2+ HgE=0.8565 0.337= 0.52V>0,能进行。（ 4） 2H2SO3 + O2= 2H2SO4E=1.229 0.17=1.059 V>0,能进行。【 5-12】试分别判断 MnO 4-在 pH=0 和 pH=4 时能否把 Cl -氧化成 Cl 2（设除 H +外其他物质均处于标准态）？解：查表，得【 5-13】先查出下列电极反应的：假设有关物质都处于标准状态，试回答：（ 1）上述物质中，哪一个是最强的还原剂？哪一个是最强的氧化剂？（ 2）上了物质中，哪些可把 Fe2+还原成 Fe？（ 3）上列

17、物质中，哪些可把 Ag 氧化成 Ag + ？解：查表，得只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除（ 1） Fe 是最强的还原剂。 Ce4+是最强的氧化剂。（ 2）以上物质都不能把 Fe2+还原成 Fe。（ 3） MnO 4 -和 Ce4+可把 Ag 氧化成 Ag +。【 5-14】对照电极电势表：（ 1）选择一种合适的氧化剂，它能使Sn2+变成 Sn4+， Fe2+变成 Fe3+，而不能使Cl - 变成 Cl 2。（ 2）选择一种合适的还原剂，它能使 Cu2+变成 Cu，Ag +变成 Ag ，而不能使 Fe2+变成 Fe。解：查表，得附录十四得各电对的电极电势：电极电对?Sn

18、4+/Sn2+?Fe3+/Fe2+?Cl2/Cl-电极电势 /V0.1540.7711.36电极电对?Cu2+/Cu?Ag+/Ag?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?Sn4+/Sn2+= 0.154V和 Fe3+/Fe2+ =0.771V?-/HNO 2，但必须小于 Cl 2/Cl - = 1.36V 。根据附录十四可查得：NO 3- /NO 2= 0.80V ， NO3= 0.94V?-?/ NO= 1.00V?-/ClO 3 = 1.19V， NO 3 /NO = 0.96V ， HNO 2， Br 2/Br-=

19、1.07V ， ClO 4?O/H?/Mn2+= 1.23V，等。可见， HNO、HNO、Br、HClO、 O和 MnOO = 1.229V ，MnO232222242等均能使 Sn2+变成 Sn4+， Fe2+变成 Fe3+，但不能使 Cl -变成 Cl 2。（ 2）所选择的还原剂，其相应的电极电势必须小于?2+/Cu = 0.337V?+/Ag = 0.799V ，Cu和 Ag?2+?2-?4+2+=但必须大于 Fe /Fe = -0.440V 。根据附录十四可查得：SO4/H2 SO3= 0.17V ， Sn /Sn0.154V?2? +2= 0.0000V232+ 、H22等均能使Cu

20、2+，S/H S = 0.141V ，H/H，等。可见， H SO 、SnS 和H变成 Cu， Ag +变成 Ag ，但不能使Fe2+变成 Fe。【 5-15】某原电池由标准银电极和标准氯电极组成。如果分别进行如下操作，试判断电池电动势如何变化？并说明原因。（ 1）在氯电极一方增大Cl 2 分压；（ 2）在氯电极溶液中加入一些KCl ；（ 3）在银电极溶液中加入一些KCl ；（ 4）加水稀释，使两电极溶液的体积各增大一倍。解：查表，得：。原电池的电池符号为：（ 1）在氯电极一方增大 Cl 2 分压，根据能斯特方程，氯电极的电极电势升高。因原电池的电动只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权

21、请联系网站删除势等于正、负极电极电势之差，所以原电池的电动势也增大。（ 2）在氯电极溶液中加入一些 KCl 后，根据能斯特方程， 氯电极的电极电势降低。 因原电池的电动势等于正、负极电极电势之差，所以原电池的电动势也降低。（ 3）在银电极溶液中加入一些KCl 后，因氯离子与溶液中的银离子生成氯化银沉淀，使溶液中银离子的浓度大大降低，根据能斯特方程，银电极的电极电势也相应降低，因而原电池的电动势增大。（ 4）加水稀释时，因氯离子浓度减小，使正极的电极电势增大，银离子浓度减小使负极的电极电势减小，因而原电池的电动势增大。【 5-16】利用电极电势表，计算下列反应在298K 时的 rG? 。（ 1）

22、 Cl 2 + 2Br - = 2Cl - + Br 2（ 2） I2 + Sn 2+ = 2I - + Sn 4+（ 3） MnO 2 + 2Cl- + 4H + = Mn 2+ + Cl 2 + 2H 2O解：（ 1） rG? =zFE? =2×96500 ×(1.36 1.065)10×-3 =56.9 kJ mol· -1?=2×96500 ×(0.53450.154)-3-1（ 2） rG10× =73.4 kJ mol·（ 3） rG? =2×96500 ×(1.231.36) &#

23、215;10-3= 32 kJ mol· -1【 5-17】如果下列反应：（ 11 rG? = - 237kJ/mol）H2 +O2 = H2O2（ 2）C+O2= CO2 rG? = - 394kJ/mol都可以设计成原电池，试计算它们的电动势E? 。解：（ 1）（ 2）【 5-18】利用电极电势表，计算下列反应在298K 时的标准平衡常数。（ 1） Zn + Fe2+ = Zn 2+ + Fe（ 2） 2Fe3+ + 2Br - = 2Fe2+ + Br 2解：（ 1）查表，K=8.17 ×1010（ 2）查表，只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除

24、K=1.17 ×10-10【 5-19】过量的铁屑置于0.050mol ·L-1 Cd2+溶液中，平衡后Cd2+的浓度是多少 ?解：查附录十四得：? 2+?2+Fe /Fe= -0.440V， Cd /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 - 2e- ? Fe2+则原电池的电动势：E?2+? 2+(-0.440V) = 0.037 V= ?Cd/Cd - Fe /Fe = -0.403VlgK?0.×037 / 0.0592 = 1.25= z E&

25、#183;/0.0592 = 2解得： K ? = 17.783Cd 2+ + Fe ? Cd + Fe2+初始浓度 /mol ·L-10.0500平衡浓度 /mol ·L-10.050-xxKFe2+x17.783Cd2+ 0.050x解之得： x = 4.73 ×10-2 mol ·L-1则：平衡后Cd2+的浓度为0.050- 4.73 10×-2 = 2.7 10×-3 mol ·L-1【 5-20】一原电池由 Ni 和 1.0mol/L Ni 2+与 Ag 和 1.0mol/L Ag +组成，当原电池耗尽 （即 E=

26、0 ）时，求 Ag + 和 Ni 2+ 的浓度。解：【 5-21】求下列原电池的以下各项：（ 1）电极反应式；（ 2）电池反应式；（ 3）电池电动势；（ 4）电池反应的K ；（ 5）电池反应的 rG。解：（ 1）（ 2）只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除（ 3）（ 4）（ 5）【 5-22】如果下列原电池的电动势为0.500V (298K) ：+-1Pt， H2(100kPa) | H (? mol L·) 则溶液的 H+ 浓度应是多少 ?解：查表，2+-1 Cu(1.0 mol L ·) | Cu【 5-23】已知求 PbSO4 的溶度积。解：【

27、5-24】某原电池， 正极为 Ag 棒插在 Ag 2 4饱和溶液中， 负极为 Pb 棒插在 1.8mol/L Pb2+溶液SO中，测得电动势为0.827V 。求 Ag 2SO4 的 Ksp。解： 负 =标准 （Pb2+ /Pb） -2.303RT/zFlg×（ 1/Ag +） =-0.117所以 正 =0.827-0.117=0.71正=0.7991-0.0592lg×（ 1/Ag + ）解得 Ag +=0.031所以 SO 42-=0.016所以 Ksp=0.016×0.031 ×0.031=1.5376 ×10*-5【 5-25】 In 和

28、 Tl 在酸性介质中的电势图分别为只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除In 30.43Tl 31.25试回答：（ 1） In+ ，Tl +能否发生歧化反应？InTl0.150.34InTl（ 2） In，Tl 与 1mol/L HCl 反应各得到什么产物？（ 3） In，Tl 与 1mol/L Ce 4+反应各得到什么产物？4+3+） =1.61V 。 已知 （Ce/Ce解：（ 1） In+ 可能发生歧化反应；Tl +不能发生歧化反应。（ 2） In 与 1mol/L HCl 反应生成 In3+和氢气； Tl 与 1mol/L HCl 反应生成 Tl +和氢气。（ 3）

29、In 与 1mol/L Ce 4+反应生成In3+和 Ce3+； Tl 与 1mol/L Ce 4+反应生成Tl 3+和 Ce3+。【 5-26】已知氯在碱性介质中的电势图?( B/V) 为：试求：（ 1） ?1和 ?2 ；（ 2）哪些氧化态能歧化?解：（ 1）（ 2）由氯元素电势图可知，?、ClO 2-、ClO-和 Cl 2，符合歧化反应条件 右 > 左 的氧化态有： ClO 3它们均能发生歧化反应。【 5-27】根据电极电势解释下列现象：（ 1）金属铁能置换 Cu2+，而 Fe3+溶液又能溶解铜。（ 2） H2S 溶液久置会变混浊。（ 3） H2O2 溶液不稳定，易分解。（ 4）分别

30、用 NaNO 3 溶液和稀 H 2SO4 溶液均不能把Fe2+氧化，但两者混合后就可将Fe2+氧化。（ 5） Ag 不能置换 1 mol ·L-1HCl 中的氢，但可置换-11 mol L· HI 中的氢。解：（ 1）根据对角线关系，将各标准电极电势 ?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。只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除反应方向： Cu2+ +Fe Cu+Fe2+ (金属铁置换Cu2+)2Fe3+ +Cu 2Fe2+ +Cu2+ (Fe3+溶液溶解铜 )（ 2）反应方向： O2+ 2H 2S 2H2O + 2S（白色沉淀）

31、因此， H2S 溶液久置会被空气中的O2 所氧化，生成白色的S 沉淀而变混浊。（ 3）氧元素的电势图（酸性溶液）如下：由氧元素电势图可知，对于H2O2?右? 左，所以 H2O2 会发生岐化反而言，其 = 1.77V> = 0.682V应： 2H2O2 ? O2 + 2H2O。也就是说，H 2O2 溶液不稳定，易分解成O2 和2H2O 。?（ 4）各标准电极电势 如下：由此可见， H 2 42+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 H2 4SO与 FeSO2+?-?3+2+2+之间符合溶液不能把 Fe 氧化。此外，NO3/NO= 0.96V >/Fe= 0.77

32、1V ，即 HNO3与 FeFe对角线关系。虽然如此，在中性条件下NO3-/NO=0.407 V <?3+2+2+Fe /Fe = 0.771 V ，故也不能将 Fe氧化。但在酸性条件下，将NaNO 324溶液混合后，就可将2+氧化。溶液与稀 H SOFe（ 5）倘若上述置换反应均能发生时，则生成的Ag + 将很快与 Cl -或 I -结合成 AgCl 或 AgI 沉淀，?与?之间的关系。各标准电极电势?故应考察 AgCl/Ag +、 AgI/Ag +H + /H2 如下：反应方向：只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除2Ag+2H +2I - 2AgI+H 2 (Ag置换 HI 中的氢 )2AgCl+H 2 2Ag+2H + +2Cl -(Ag 不能置换HCl 中的氢 )只供学习与交流