大学化学第五章和第十二章习题解答

习题

5-1 用离子-电子法配平酸性介质中下列反应的离子方程式。

（1）I2 + H2S →I-+S

（2）MnO4- +SO32-→Mn2+ +SO42-

（3）PbO2 + Cl- →PbCl2 +Cl2

（4）Ag + NO3-→Ag+ + NO

（5）H2O2 + I-→I2 + H2O

解：(1) 1×I2＋2e→2I―

+) 1×S2―→S＋2e

I2＋S2―→2I―＋S

(2) 2×MnO4―＋8H＋＋5e→M n2＋＋4H2O

+) 5×SO32―＋H2O →SO42―＋2H＋＋2e

2MnO4―＋5SO32―＋6H＋→2M n2＋＋5SO42―＋3H2O

(3) 1×PbO2＋4H＋＋2Cl―＋2e→P b C l2＋2H2O

+) 1×2Cl―→Cl2＋2e

PbO2＋4H＋＋4Cl―→PbCl2＋Cl2＋2H2O

(4) 3×Ag →A g＋＋e

+) 1×NO3―＋4 H+＋3e→NO ＋2 H2O

3 Ag ＋NO3―＋4H＋→3Ag ＋NO ＋2H2O

(5) 1×H2O2＋2H＋＋2e →2H2O2

+) 1×2I―→I2＋2e

H2O2＋2I―＋2H＋→I2＋2H2O

5-2 用离子-电子法配平碱性介质中下列反应的离子方程式。

(1)H2O2 + Cr(OH)4→CrO42- + H2O

(2)Zn + ClO- + OH-→Zn(OH)42- + Cl-

(3)SO32- + Cl2→Cl- + SO42-

(4)Br2 + OH-→BrO3- + Br-

(5)Br2 + Cr(OH)3 + OH-→CrO42- + Br-

解：(1) 1×H2O2＋2H2O＋2e→H2O＋2OH―

+) 1×Cr(OH)4＋4OH―→CrO42-＋2H2O＋2e

H2O2 + Cr(OH)4＋2OH―→CrO42- + 4H2O

(2) 1×Zn + 4OH-→Zn(OH)42- + 2e

+) 1×ClO- +H2O + 2e →Cl-+2OH-

ClO- + Zn +2OH- +H2O→Zn(OH)42- + Cl-

(3) 1×SO32- + 2OH―→SO42-+ H2O+2e

+) 1×Cl2 + 2e →2Cl-

SO32- + Cl2 +2OH―→2Cl- + SO42-+ H2O

(4) 5×Br2 +2e→2Br-

+) 1×Br2 + 12OH-→2BrO3- + 6H2O+10e

Br2 + 6OH-→BrO3- + Br-+ 3H2O

(5) 3×Br2 + 2e →2 Br-

+) 2×Cr(OH)3 + 5OH-→CrO42- +4H2O+3e

3Br2 + 2Cr(OH)3 + 10OH-→2CrO42- + 6Br-+8H2O

5-3 将一未知电极电势的半电池与饱和甘汞电极组成一原电池，后者为负极。此原电池的电动势为0.170V。

试计算该半电池对标准氢电极的电极电势（已知饱和甘汞电极的电极电势为0.2415V）。

解：E=φ(+)-φ(-)

0.170=φ(+)-0.2415

φ(+)=0.412V

5-4 写出下列氧化还原反应的半反应，并设计构成原电池，写出电池符号。

(1)Pb2+ + Cu + S2-→Pb + CuS↓

(2)Ag+ + Cu →Ag +Cu2+

(3)Ni + Pb2+→Ni2+ + Pb

(4)Sn + 2H+→Sn2+ + H2

(5)Fe + Cu2+→Fe2+ + Cu

解：（1）(-)Cu|CuS|S2-|| Pb2+| Pb(+)

（2）(-)Cu|Cu2+|| Ag+| Ag(+)

（3）(-)Ni|Ni2+|| Pb2+| Pb(+)

（4）(-)Sn|Sn2+|| H+| H2 |Pt(+)

（5）(-)Fe|Fe2+|| Cu2+|Cu(+)

5-5 计算298K时下列各原电池的标准电动势，并写出每个电池的自发电池反应。

（1）(-)Pt |I-, I2|| Fe3+, Fe2+| Pt(+)

(2) (-)Zn| Zn2+|| Fe3+, Fe2+ |Pt(+)

(3) (-)Pt| HNO2, NO3-, H+|| Fe3+, Fe2+| Pt(+)

(4) (-)Pt |Fe3+, Fe2+||MnO4-, Mn2+, H+| Pt(+)

解：（1）E=φ(+)-φ(-)=0.771-0.536=0.235V

2Fe3＋＋2I-→2Fe2+ + I2

（2）E=φ(+)-φ(-)=0.771-(-0.763)=1.534V

2Fe3＋＋Zn →2Fe2+ +Zn2＋

（3）E=φ(+)-φ(-)=0.771-0.934=-0.163V

2Fe3＋＋HNO2＋H2O→2Fe2+ +NO3-+3H+

(4）E=φ(+)-φ(-)=1.51-0.771=0.739V

5Fe2＋＋MnO4-＋8H+→5Fe3+ +Mn2++4H2O

5-6 根据标准电极电势判断下列反应能否正向自发进行？

(1) 2Br- + 2Fe3+ = Br2 + 2Fe2+

(2) I2 + Sn2+ = 2I- + Sn4+

(3) 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+

(4) H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O

(5) 2Ag + Zn(NO3)2 = Zn + 2AgNO3

(6) H2S + H2SO3 = 3S↓+ 3H2O

解：（1）E=φ(+)Fe3+/Fe2+ - φ(-)Br2/2Br- =0.771-1.065=-0.294V <0 非自发

（2）E=φ(+)I2/2I- - φ(-)Sn4+/Sn2+=0.536-0.151=0.385V>0 自发

（3）E=φ(+)Fe3+/Fe2+ - φ(-)Cu2+/Cu =0.771-0.337=0.434V>0 自发

（4）E=φ(+)H2O2/H2O - φ(-)Fe3+/Fe2+ =1.776-0.771=1.005V>0 自发

（5）E=φ(+)Zn2+/Zn - φ(-)Ag+/Ag =-0.763-0.799=-1.562V<0 非自发

（6）E=φ(+)H2SO3/S - φ(-)S/H2S =0.450-0.142=0.308V>0 自发

5-7 己知电池反应

Zn(s) |Zn2+ (x mol.L-1) | |Ag+ (0.1 mol.L-1) | Ag(s) 的电动势E=1.51 V，求Zn2+的浓度。0.87 mol.L-1 解：E=φ(+)Ag+/Ag- φ(-)Zn2+/Zn

1.51=(φθAg+/Ag +0.0592lg[Ag+])- (φθZn2+/Zn+0.0592

lg

2

x)

1.51=(0.799+0.0592lg 0.1)- (-0.763+0.0592

lg

2

x)

lg x =-0.243

x =0.57 mol.L-1

5-8 已知φθ(Fe2+/Fe)= -0.441V, φθ(Fe3+/Fe2+)=0.771V，计算φθ(Fe3+/Fe)的值。-0.037 V 解：Fe3+ 0.771 Fe2+-0.441 Fe

φθFe3+/Fe =(1×φθFe3+/Fe2++2×φθFe2+/Fe)/3

=[1×0.771+2×(-0.441)]/3

=-0.037V

5-9己知下列电对的电极电势：

Ag+ + e Ag φθ=0.7996V

AgCl(s) + e Ag + Cl-φθ=0.2223V

试计算AgCl的溶度积常数1.6×10-10。

解：φθAgCl/Ag = φθAg+/Ag + 0.0592lg K sp

0.2223=0.7996-0.0592lg K sp

lg K sp =-9.75

K sp =1.6×10-10

5-10 计算下列反应的标准平衡常数。

(1)2Ag+ + Zn 2Ag + Zn2+

(2)3Cu + 2NO3- +8H+3Cu2+ + 2N O↑+4H2O

(3)H3AsO3 + I2 + H2O H3AsO4 + 2I- +2H+

(4)MnO2 + 2Cl- +4H+Mn2+ + Cl2 + 2H2O