第六章习题参考答案

第六章氧化还原与电极电位习题解答
1．指出下列各物质中画线元素的氧化数。

O3H2O2I2O5Cr2O72-MnO4- N2H4
解：O3（0）H2O2（-1）I2O5（+5）
Cr2O72-（+6）MnO4- （+7）N2H4（-2）
2．完成并配平下列在酸性溶液中进行的反应的方程式。

（1）Fe2+ + NO3-Fe3+ + NO2
（2）Cr2O72- + H2O2Cr3+ + O2
（3）MnO42- + H+MnO4- + Mn2+
（4）Zn + NO3-Zn2+ + NH4+
解：（1）Fe2+ + NO3- + 2H+ == Fe3+ + NO2 + H2O
（2）Cr2O72- + 3H2O2 + 8H+ == 2Cr3+ + 3O2 + 7H2O
（3）5MnO42- + 8H+ == 4MnO4- + Mn2+ + 4H2O
（4）4Zn + NO3-+ 10H4Zn2+ + NH4+ + 3H2O
3．完成并配平下列在碱性溶液中进行的反应的方程式。

（1）Fe（OH）2 + H2O2Fe（OH）3
（2）Br2 + IO3Br- + IO4-
（3）MnO2 + H2O2MnO42-
解：（1）2Fe（OH）2 + H2O2 == 2Fe（OH）3
（2）Br2 + IO3-+ 2OH- == 2Br- + IO4-+ H2O
（3）MnO2 + H2O2 + 2OH- == MnO42- + 2H2O
4．试用符号表明下列各组电对（在标准状态下）组成的原电池。

写出电极反应和电池反应式。

（1）Cu2+/Cu，Ni2+/Ni
（2）Fe2+/Fe，Cl2/Cl-
（3）Cu2+/Cu，Ag+/Ag
解：（1）电池符号（-）Ni︱Ni2+（1 mol·L-1）‖Cu2+（1 mol·L-1）︱Cu（+）电极反应：正极Cu2+ +2e-→Cu 负极Ni -2e-→Ni2+
电池反应：Cu2+ + Ni→Cu + Ni2+
（2）电池符号（-）Fe︱Fe2+（1 mol·L-1）‖Cl-（1 mol·L-1），Cl2（101.325KPa）︱Pt（+）
电极反应：正极Cl2 +2e-→2 Cl-负极Fe -2e-→Fe2+
电池反应：Cl2 + Fe→Fe2+ + 2 Cl-
（3）电池符号（-）Cu︱Cu2+（1 mol·L-1）‖Ag+（1 mol·L-1）︱Ag（+）
电极反应：正极Ag+ + e →Ag 负极Cu -2e-→Cu2+
电池反应：2Ag+ + Cu→Cu2+ + 2Ag
5．根据标准电极电位表的数据，判断下列每一组中较强的氧化剂和较强的还原剂（均为标准状态）。

（1）Hg 2+/Hg 22+，Ni 2+/Ni ，Zn 2+/Zn
（2）Cl 2/Cl -，Br 2/Br -，I 2/I -
解：（1）较强的氧化剂是Hg 2+，较强的还原剂是Zn
（2）较强的氧化剂是Cl 2，较强的还原剂是I -
6．根据电极电位表中的数据，
（1）按由强到弱的顺序排列下述还原剂：Sn 、Pb 、Sn 2+、Br -
（2）按由强到弱的顺序排列下述氧化剂：Sn 4+，Fe 3+，I 2，Cd 2+
解：（1）Sn ＞Pb ＞Sn 2+＞Br -
（2）Fe 3+ ＞I 2＞Sn 4+＞Cd 2+
7．写出298K 时下列电极反应的能斯特方程式。

（1）Sn 2++2e -Sn
（2）Cr 3++e -Cr 2+
（3）AgCl+e -Ag+Cl -
（4）Cr 2O 72-+14H ++6e -2Cr 3++7H 2O
解：（1）φSn 2+/Sn =φ0Sn 2+/Sn + ]Sn lg[2
05916.02+ （2）φCr 3+/Cr 2+=φ0 Cr 3+/Cr 2+ + ]
[Cr ][Cr lg 105916.023++
（3）φAgC/Ag =φ0AgC/Ag + ]
Cl [1lg 105916.0- （4）φCr 2O 72-/Cr 3+=φ0 Cr 2O 72-/Cr 3+ + 2
314-272][Cr ]][H O [Cr lg 605916.0++
8．计算298K 时下列电对的电极电位。

（1）Sn 4+（0.01 mol ·L -1）/Sn 2+（1 mol ·L -1）
（2）Br 2（l ）/Br -（0.01 mol ·L -1）
（3）Cl -（0.2 mol ·L -1），AgCl （s ）/Ag
（4）Fe 3+（0.1 mol ·L -1）/Fe 2+（0.5 mol ·L -1）
解：（1）φSn 4+/Sn 2+=φ0Sn 4+/Sn 2+ + ]
[Sn ][Sn lg 205916.024++=0.15-0.05916=0.091V
（2）φBr 2/Br -=φ0Br 2/Br - + 2]
Br [1lg 205916.0-=1.065+2×0.05916=1.183V （3）φAgC/Ag =φ0AgC/Ag + ]Cl [1lg 105916.0-=0.2223+0.05916×0.6989=0.264V
（4）φFe 3+/Fe 2+=φ0Fe 3+/Fe 2+ + ]
[Fe ][Fe lg 105916.023++=0.77-0.05916×0.6989=0.729V
9．计算298K 时下列电池的电动势，标明正、负极，列出电极反应式和电池反应式。

（1）Pt ︱Sn 4+（0.1 mol ·L -1），Sn 2+（0.01 mol ·L -1）‖Cd 2+（0.1 mol ·L -1）︱Cd
（2）Pt ︱Fe 3+（0.5 mol ·L -1），Fe 2+（0.05 mol ·L -1）‖Mn 2+（0.01 mol ·L -1），H +（0.1 mol ·L -1），MnO 4-（0.1 mol ·L -1）︱Pt
（3）Pt ︱H 2（101.325kPa ），HCl （0.01 mol ·L -1），AgCl （s ）︱Ag
（4）Pt ︱Fe 3+（1.0 mol ·L -1），Fe 2+（0.01 mol ·L -1）‖Hg 2+（1.0 mol ·L -1）︱Hg
解：
（1）φCd 2+/Cd =φ0Cd 2+/Cd + ]Cd lg[2
05916.02+=-0.403-0.05916/2=-0.433V φSn 4+/Sn 2+=φ0Sn 4+/Sn 2+ + ]
[Sn ][Sn lg 205916.024++=0.15+0.05916/2=0.180V
电动势E =φSn 4+/Sn 2+-φCd 2+/Cd =0.180-（-0.433）=0.613V
正极： Sn 4+（0.1 mol ·L -1），Sn 2+（0.01 mol ·L -1）︱Pt ，电极反应：Sn 4+ +2e -→Sn 2+ 负极：Cd 2+（0.1 mol ·L -1）︱Cd ， 电极反应：Cd- 2e -→Cd 2+
电池反应：Cd + Sn 4+→Sn 2+ + Cd 2+
（2）φFe 3+/Fe 2+=φ0Fe 3+/Fe 2+ + ]
[Fe ][Fe lg 105916.023++=0.77+0.05916=0.829V
φMnO 4-/Mn 2+=φ0MnO 4-/Mn 2+ + ]
[Mn ]][H [MnO lg 505916.028-4++=1.491-0.05916×7/5=1.408V 电动势E =φMnO 4-/Mn 2+ -φFe 3+/Fe 2+ =1.408-0.829=0.579V
正极： Mn 2+（0.01 mol ·L -1），H +（0.1 mol ·L -1），MnO 4-（0.1 mol ·L -1）︱Pt 电极反应：MnO 4- + 8H ++5 e -→Mn 2++ 4H 2O
负极： Fe 3+（0.5 mol ·L -1），Fe 2+（0.05 mol ·L -1）︱Pt
电极反应： Fe 2+- e - →Fe 3+
电池反应：MnO 4- + 5Fe 2++ 8H +→Mn 2+ + 5Fe 3+ + 4H 2O
（3）φH +/H 2=φ0H +/H 2 + 2
H 2][H lg 205916.0p +=0-0.05916×2=-0.118V
φAgCl/Ag =φ0AgCl/Ag + ]
Cl [1lg 105916.0-=0.7996+0.05916×2=0.918V 电动势E =φAgCl/Ag -φH +/H 2 =0.918-（-0.118）=1.036V
正极：HCl （0.01 mol ·L -1），AgCl （s ）︱Ag ，电极反应：AgCl +e -→Ag +Cl - 负极：HCl （0.01 mol ·L -1），H 2（101.325kPa ）︱Pt ，电极反应：H 2- 2e -→2H + 电池反应：2AgCl + H 2→Ag +2HCl
（4）φFe 3+/Fe 2+=φ0Fe 3+/Fe 2+ + ]
[Fe ][Fe lg 105916.023++=0.77+2×0.05916=0.888V φHg 2+/Hg =φ0Hg 2+/Hg + ]Hg lg[2
05916.02+=0.851V
电动势E =φFe 3+/Fe 2+ -φHg 2+/Hg =0.888-0.851=0.037V
正极： Fe 3+（1.0 mol ·L -1），Fe 2+（0.01 mol ·L -1）︱Pt 电极反应：Fe 3+ + e - → Fe 2+
负极： Hg 2+（1.0 mol ·L -1）︱Hg 电极反应：Hg - 2e - →Hg 2+ 电池反应： 2Fe 3+ + Hg → 2Fe 2+ + Hg 2+
10．用下列反应组成原电池，写出电池组成式，计算298K 时的电动势，并判断反应自发进行的方向。

（1）2Ag+Cu （NO 3）2（0.01 mol ·L -1）2AgNO 3（0.1 mol ·L -1）+Cu
（2）2Cr 3+（0.01 mol ·L -1）+2Br -（0.1 mol ·L -1）2Cr 2+（0.1 mol ·L -1）+Br 2
解：
（1）φCu 2+/Cu =φ0Cu 2+/Cu + ]Cu lg[2
05916.02+=0.3402-0.05916=0.281V φAg +/Ag =φ0Ag +/Ag + ]Ag lg[1
05916.0+=0.7996-0.05916=0.740V φAg +/Ag ＞φCu 2+/Cu ，反应逆向自发进行。

电池组成式为：
（-）Cu ︱Cu （NO 3）2（0.01 mol ·L -1）‖AgNO 3（0.1 mol ·L -1）︱Ag （+） 电动势E =φAg +/Ag -φCu 2+/Cu =0.740-0.281=0.459V
（2）φCr 3+/Cr 2+=φ0Cr 3+/Cr 2+ + ]
[Cr ][Cr lg 105916.023++=-0.41-0.05916=-0.469V
φBr 2/Br -=φ0Br 2/Br - + 2
]Br [1lg 205916.0-=1.065+0.05916=1.124V φBr 2/Br ＞φCr 3+/Cr 2+，反应逆向自发进行。

电池组成式为：
（-）Pt ︱Cr 3+（0.01 mol ·L -1），Cr 2+（0.1 mol ·L -1）‖Br -（0.1 mol ·L -1），Br 2︱Pt （+）
电动势E =φBr 2/Br -φCr 3+/Cr 2+ =1.124-（-0.469）=1.593V
11．计算298K 时下列反应的平衡常数。

（1）2Fe 3++2I -2Fe 2++I 2
（2）2Ag ++Sn 2+2Ag+Sn 4+
解： （1）05916.0)(lg 21 ϕϕ-=n K 945.705916
.0)535.077.0(2=-=，K =8.81×107 （2）05916.0)(lg 21 ϕϕ-=n K 96.2105916
.0)15.07996.0(2=-=，K =9.12×1021 12．用玻璃电极与饱和甘汞电极插入pH s =3.57的标准缓冲溶液中，组成电池，在298K 时测得其电动势E s =0.0954V 。

再将溶液换成未知pH 值的溶液组成电池，298K 时测
得其电动势E x =0.340V ，求待测溶液的pH 值。

解：RT
F E E s x s x 303.2)(pH pH -+= 059
.0)0954.0340.0(57.3pH -+=x =7.70
13．有一原电池（-）A ︱A 2+‖B 2+︱B （+），当[A 2+]=[B 2+]时，其电动势为0.360V ，现若使[A 2+]=0.1 mol ·L -1， [B 2+]=1.0×10-4 mol ·L -1，这时电池的电动势为多少？
解：E =φB 2+/B -φA 2+/A = φ0B 2+/B - φ0A 2+/A + ]
A []
B [lg 205916.022++
当[A 2+]=[B 2+]时，其电动势为0.360V ，即：φ0B 2+/B - φ0A 2+/A =0.360V 。

所以，当
[A 2+]=0.1 mol ·L -1， [B 2+]=1.0×10-4 mol ·L -1时：
E =φB 2+/B -φA 2+/A = φ0B 2+/B - φ0A 2+/A + ]
A []
B [lg 205916.022++ =0.360 + 1
.0100.1lg 205916.04-⨯ =0.21V。