【题解】第7章 氧化还原反应题解

电池符号为：
(-)Pt, O2(pO2 ) H2O2(c1),H(c2) MnO4(c3),Mn2+(c4),H(c5) Pt(+)
说明：MnO4- 和Mn2+在酸性介质中反应生成MnO2， 所以，不合适做电池的正极！
（4）PbO2 Cl- H+ Pb2+ Cl2
氧化剂对应 的半反应
PbO2 2e 4H Pb2+ 2H2O
4
— 2H3AsO4 4e 4H+ As2O3 +5H2O 3
3As2O3 + 4 HNO3+7H2O 6 H3AsO4 +4NO
8.根据标准电极电势, 指出下列各组物质中哪些可以共 存, 哪些不能共存, 说明理由.
答①: 对于Fe3＋和 I- ，Fe3＋做氧化剂，I- 做还原剂
Eθ Fe3+/Fe2+
12. 已知某原电池的正极是氢电极，且p(H2)=100kPa，负 极的电极电势是恒定的。当氢电极中溶液的pH=4.008时， 测得该原电池的电动势是0.412V；如果氢电极中所用的溶 液改为一未知溶液c(H+) 的缓冲溶液，重新测得原电池电 动势为0.427V。计算该缓冲溶液的pH值，若该缓冲溶液 中 c(HA) = c(A-)= 1mol/L，求该弱酸HA的电离常数
θ
EI2/I－ =0.5355V
>
EH3AsO4/H3AsO3 0.146V
反应逆向进行！
②当c（H＋）=6mol/L时，
EH3AsO4/H3AsO3 =0.560+0.0592lg6 0.606V
EH3AsO4/H3AsO3 0.606V
>
θ
EI2/I－ =0.5355V
反应正向进行！
15. 试设计一电池, 计算298.15K时, PbSO4的溶度积. 解: 所设计电池的符号为：
=E H3AsO4/H3AsO3
+
0.0592 2
lg
[H3AsO4 ][H+ [H3AsO3 ]
]2
其它有关组分仍处于标准状态时，
EH3AsO4
/H3AsO3
=0.560+
0.0592 2
lg[H
+
]2
=0.560+0.0592lg[H+ ]
①当c（H＋）=1×10-7mol/L，其它有关组分仍处于标准状
（6）As2O3 HNO3 H3AsO4 NO
氧化剂对应 的半反应
HNO3 3e 3H+ NO 2H2O
还原剂对应 的半反应
2H3AsO4 4e 4H+ As2O3 +5H2O
在得失电子相等的条件下, 让氧化剂对应的半反应, 减 去还原剂对应的半反应
HNO3 3e 3H+ NO 2H2O
O的氧化态升高22=4
3 2N-3H4N+5O3-2 2N20 +4H2O+O20
3.用氧化态法配平下列氧化还原反应方程式：
S的氧化态升高 0.5×4=2
5 Na2S2+2O3+I2 Na2S4+2.5O6 +NaI-1
I 的氧化态降低 1×2=2
5 2 Na2S2+2O3+I20 2NaI-1+Na2S4+2.5O6
ECr2O7 2- /Cr 3+
=Eθ Cr2O7 2- /Cr 3+
+
0.0592 6
lg
[Cr2O72- ][H+ [Cr3+ ]2
]14
=1.33+ 0.0592 lg 11214
6
12
=1.48V
E
Cl2 /Cl－
=Eθ Cl2 /Cl－
+
0.0592 2
lg
[pCl2 ] [Cl- ]2
E电动势1＝E(+)-E(-)=EH+/H2 E(-)=0.412V E电动势2＝E(+)-E(-)=E’H+/H2 E(-)=0.427V 让E2-E1 0.427-0.412=E’H+/H2 EH+/H2 =0.015
EH+
/
H2
=EθH+
/
H2
+
0.0592 2
lg
[H+ ]2 p(H2 )
在得失电子相等的条件下, 让氧化剂对应的半反应, 减去还原剂对应的半反应
MnO4 +5e +8H+ Mn2+ +4H2O 2
- O2 2e +2H+ H2O2
5
2MnO4 +6H+ +5H2O2 2Mn2+ 5O2
2KMnO4 +3H2SO4 +5H2O2 2MnSO4 +5O2 K2SO4 8H2O
=
+
0.771V
Eθ I2 /I-
=
+
0.535V
Fe3＋会氧化 I- ，不能共存！！
答②: 对于Fe2+ 和 I -， Fe2+ 做氧化剂，I - 做还原剂
Eθ Fe2+/Fe
=
-0.447V
Eθ I2/I-
=
+
0.535V
Fe2+不能氧化 I－ ，可以共存！
答③: 对于Fe 和 I－，两者都处于还原状态, 可以共存.
解 当正极氢电极的p(H2)=100kPa，且溶液的pH=4.008 时，原电池的电动势是0.412V，即
E电动势1＝E(+)-E(-)=EH+/H2 E(-)=0.412V
当氢电极中溶液改为一未知溶液c(H+) 的缓冲溶液， 重新测得原电池电动势为0.427V，则
E电动势2＝E(+)-E(-)=E’H+/H2 E(-)=0.427V
=Eθ Pb2+ /Pb
Eθ Pb2+ /Pb
+
0.0592 2
lgKθ sp(PbSO4 )
=Eθ Pb2+ /Pb
Eθ Pb2+ /Pb
0.0592 2
lgKθ sp(PbSO4 )
=
0.0592 2
lgKθsp(PbSO4
)
E原电池＝E(+)-E(-)=EθPb2+/Pb
Eθ PbSO4/Pb
0.1262 (0.3588) 0.485V
=
0.0592 2
lgKθsp(PbSO4
)
=
0.0592 2
lgKθ sp(PbSO4 )
EH+ /H2 = -0.0592pH(1) 同理 E'H+ /H2 = -0.0592pH(2) EH+ /H2 = -0.05924.008= -0.237V
0.427-0.412=E’H+/H2 EH+/H2 =0.015
E’H+/H2 EH+/H2 =0.015= 0.0592pH(2) (0.237) 0.0592pH(2)=0.237 0.015 pH(2)=3.75
还原剂对应 的半反应
Cl2 2e 2Cl-
在得失电子相等的条件下, 让氧化剂对应的半反应, 减去还原剂对应的半反应
PbO2 2e 4H Pb2+ 2H2O
— Cl2 2e 2Cl-
PbO2 4H 2Cl- Pb2+ Cl2 2H2O
PbO2 4HCl PbCl2 Cl2 2H2O
K2Cr2O7 +14HCl 2CrCl3 +3Cl2 +2KCl+7H2O
来制备氯气? ①盐酸浓度为0.1mol/L; ②盐酸浓度为 12mol/L.
解①: 盐酸浓度为0.1mol/L时，c（H＋）和 c（Cl－）离 子浓度分别为0.1mol/L。两个电对的E分别为
E Cr2 O7 2- /Cr3+
p
0.0592
[H+ ]2
EH+ /H2 =0.0000+ 2 lg 100kPa
100kPa
0.427-0.412=E’H+/H2 EH+/H2 =0.015
0.0592
[H+ ]2
E = H+ / H2 2 lg 100kPa
100kPa
EH+
/ H2
=
0.0592 2
lg[H+ ]2
0.0592lg[H+ ]
答④: 对于Fe3＋和 I2 ，Fe3＋做氧化剂，I2 做还原剂
Eθ Fe3+/Fe2+
=
+
0.771V
=
Eθ IO3- /I2
=
+
1.195V
Fe3+不会氧化I2，使之生成单质IO3 –离子, 可以共存！
答⑤: 对于Fe2＋和 I2 ， I2 做氧化剂， Fe2＋做还原剂
Eθ I2/I-
=
+
0.534V
lg
2
0.12
=1.42V
盐酸浓度为 0.1mol/L 时，
ECr2O72-/Cr3+ =1.19V ECl2/Cl－ =1.42V
Cr2O72-不能氧化Cl－离子生成Cl2!!!
解②: 盐酸浓度为 12mol/L 时，c (H＋) 和 c (Cl－) 离子 浓度分别为 12mol/L。两个电对的E分别为
第6章 氧化还原反应题解
作业
第153页: 3. ③、⑤，4. ②(写出电池符号)、④， 8.，13., 15.， 18.
改错：18. H5IO6
3.用氧化态法配平下列氧化还原反应方程式：
N的氧化态升高32=6
N的氧化态降低52=10
3 N-3H4N+5O3-2 N20 +H2O+O20
4.用离子-电子法配平下列氧化还原反应方程式：
2 KMnO4 +H2O2 +H2SO4 MnSO4 +K2SO4 O2 2 MnO4 +H2O2 +H+ Mn2+ O2
氧化剂对应 的半反应
还原剂对应 的半反应
MnO4 +5e +8H+ Mn2+ +4H2O O2 2e +2H+ H2O2
Eθ Fe3+/Fe2+
=
+
0.771V
I2 不会氧化Fe2+ ，使之生成单质Fe 3+离子,可以共存！
若 Fe2＋ 做氧化剂， I2 做还原剂
Eθ Fe2+/Fe
=
-0.447V
Eθ IO3- /I2
=
+
1.195V
答⑥: 对于Fe和 I2 ， I2 做氧化剂， Fe做还原剂
Eθ I2/I-
=
+
=Eθ Cr2 O7 2- /Cr3+
+
0.0592 6
lg
[Cr2O72- ][H+ [Cr3+ ]2
]14
0.0592 1 0.114 =1.33+ 6 lg 12
=1.19V
E Cl2 /Cl－
=Eθ Cl2 /Cl－
+
0.0592 2
lg
[pCl2 ] [Cl- ]2
0.0592 1
=1.36+
缓冲溶液的pH值为3.75！
若该缓冲溶液中 c(HA) = c(A-)= 1mol/L时，根据缓冲公式
pH=pKθa
lg
cHAc c NaAc
3.75=pKθa
lg cHAc c NaAc
pK
θ a
lg 1.0 1.0
pKθa
3.75=
pKθa
lg
K
θ a
Kθa 1.78104
13. 若c(Cr2O72-) = c(Cr3+) = 1mol/L、p(Cl2)=100kPa 时，下列酸度条件下能否利用反应
反应 H3AsO4 +2H+ +2I- ƒ H3AsO3 +I2 +H2O
①当c（H＋）=1×10-7mol/L，其它有关组分仍处于标准状 态时，反应向那个方向进行？ ②当c（H＋）=6mol/L，其它有关组分仍处于标准状态时， 反应向那个方向进行？
解: 碘半反应的电极电势不随H+浓度变化而变
EH3AsO4/H3AsO3
lg[Pb2+
]
=Eθ Pb2+ /Pb
+
0.0592 2
lg
Kθ sp(PbSO4 [SO42- ]
)
E(-)=Eθ
Pb2+
/Pb
+
0.0592 2
lgK
θ
sp(PbSO4
)
正极的E为： 电池的电动势E为：
E(+)=EθPb2+/Pb
E原电池＝E(+)-E(-)=EθPb2+/Pb
Eθ PbSO4/Pb
0.534V
Eθ Fe2+ /Fe
=
-0.447V
I2 可以氧化 Fe , 生成 Fe2+ 和 I- 离子, 不能共存 !
答⑦: 对于Fe3＋和Fe, Fe2+做氧化剂，Fe做还原剂
Eθ Fe3+/Fe2+
=
+
0.771V
Eθ Fe2+/Fe
=
-0.447V
Fe3＋会氧化Fe, 使之生成Fe2＋，不能 共存！！
态时，反应向那个方向进行？
EC=l21/C.3l－0=VEθ
Cl2 /Cl－
+
0.0592 2
lg
[pCl2 ] [Cl- ]2
=1.36+
0.0592 2
lg
1 122
EH3AsO4/H3AsO3 =0.560+0.0592lg[H+ ]
①当c（H＋）=1×10-7mol/L时，
EH3AsO4/H3AsO3 =0.560+0.0592lg1107 0.146V
(-)Pb PbSO SO2－ Pb2+ Pb ()
4
4
负极的E为：
E(-)=Eθ
PbSO4
/Pb
=Eθ
Pb2+
/Pb
+
0.0592 2
lg[Pb2+
]
=Eθ Pb2+ /Pb
+
0.0592 2
lg
Kθ sp(PbSO4 [SO42- ]
源自文库
)
E(-)=Eθ
PbSO4
/Pb
=Eθ
Pb2+
/Pb
+
0.0592 2
0.0592 1 =1.36+ 2 lg 122 =1.30V
盐酸浓度为 12mol/L 时，
ECr2O72-/Cr3+ =1.48V
ECl2/Cl－ =1.30V
Cr2O72- 可以氧化 Cl－ 离子生成 Cl2 !!!
14. 已知
H3AsO4 +2H+ +2e ƒ H3AsO3 +H2O E 0.560V I2 +2e ƒ 2I- E 0.5355V