第十一章电化学基础之练习参考答案

第十一章 电化学基础之练习参考答案

1解: (1) 4KClO 3 == 3KClO 4 + KCl

(2) 4Ca 5(PO 4)3F + 30C + 18SiO 2 == 18CaSiO 3 + 2CaF 2 + 3P 4 + 30CO (3) NaNO 2 + NH 4Cl == N 2 + NaCl + 2H 2O

(3) K 2Cr 2O 7 + 6FeSO 4 + 7H 2SO 4 == Cr 2(SO 4)3 + 3Fe 2(SO 4)3 + K 2SO 4 + 7H 2O (5) 2CsCl + Ca == CaCl 2 + 2Cs

4解: (1) 正极: Ag + + e == Ag 负极: Zn 2+ + 2e == Zn 电子由负极流向正极

电池电动势 E θ=ψθ(+)-ψθ(-)=ψθ(Ag +/Ag)-ψθ

(Zn 2+/Zn)=0.7996-(-0.762)=1.562(V) 电池符号为: (-)Zn │Zn 2+‖Ag +│Ag(+)

(2) 正极: Fe 3+ + e == Fe 2+ 负极: Fe 2+ + 2e == Fe 电子由负极流向正极

电池电动势 E θ=ψθ(Fe 3+/Fe 2+)-ψθ

(Fe 2+/Fe)=0.770-(-0.440)=1.21(V) 电池符号为: (-)Fe │Fe 2+‖Fe 3+,Fe 2+│Pt(+)

(3) 正极: 2H + + 2e == H 2 负极: Zn 2+ + 2e == Zn 电子由负极流向正极

电池电动势 E θ=ψθ(H +/H 2)-ψθ

(Zn 2+/Zn)=0.00-(-0.762)=0.762(V) 电池符号为: (-)Zn │Zn 2+‖H +│H 2│Pt(+)

(4) 正极: Cl 2 + 2e == 2Cl - 负极: 2H + + 2e == H 2 电子由负极流向正极

电池电动势 E θ=ψθ(Cl 2/Cl -)-ψθ

(H +/H 2)=1.358-0.00=1.358(V) 电池符号为: (-)Pt │H 2│H +‖Cl -│Cl 2│Pt(+)

(5) 正极: I 2 + 2e == 2I - 负极: 2IO 3- + 10e + 6H 2O == I 2 + 12OH - 电子由负极流向正极

电池电动势 E θ=ψθ(I 2/I -)-ψθ

(IO 3-/I 2)=0.535-0.205=0.330(V) 电池符号为: (-)Pt │I 2│0H -, IO 3-‖I -│I 2│Pt(+)

5解: (1) 查表知: ψθ(Fe 3+/Fe 2+)=0.770V , ψθ

(I 2/I -)=0.535V 以电对Fe 3+/Fe 2+作正极, I 2/I -作负极,则电池总反应:

2Fe 3+ + 2I - == 2Fe 2+ + I 2 E θ

= 0.770-0.535=0.235(V) 电池符号为: (-)Pt │I 2│I -‖Fe 3+,Fe 2+│Pt(+)

(2) ∵ψθ(Cu 2+/CuI)=0.860V , ψθ

(I 2/I -)=0.535V 以电对Cu 2+/CuI 电对作正极, 则电池总反应:

2Cu + + 4I - == I 2 + 2CuI E θ= 0.860-0.535=0.325(V)

电池符号为: (-)Pt │I 2│I -‖Cu 2+,I -│CuI │Pt(+)

(3) ∵ψθ(Zn 2+/Zn)=-0.762V , ψθ

(H +/H 2)=0.00V 以电对H +/H 2电对作正极, 则电池总反应:

2H + + Zn == H 2 + Zn 2+

E θ= 0.00+0.762=0.762(V) 电池符号为: (-)Pt │Zn │Zn 2+‖H +│H 2│Pt(+)

(4) ∵ψθ(Cu 2+/Cu)=-0.345V , ψθ

(H +/H 2)=0.00V 以电对Cu 2+/Cu 电对作正极, 则电池总反应:

Cu 2+ + H 2 == Cu + 2H +

E θ= 0.345-0.00=0.345(V) 电池符号为: (-)Pt │H 2│H +‖Cu 2+│Cu(+)

(5) ∵ψθ(O 2/OH -)=0.401V , ψθ

(H 2O/H 2)=-0.828V 以电对H +/H 2电对作正极, 则电池总反应:

2H + + Zn == H 2 + Zn 2+

E θ= 0.00+0.762=1.229(V) 电池符号为: (-)Pt │H 2│H 2O,OH -‖OH -│O 2│Pt(+) 9解: 由奈斯特方程得:

0]

[]

[lg 0296.0785.0][][lg 20592.0)440.0345.0(]

[][lg 20592.0)(][][lg 20592.0222222//2222<-=-

+=--=-=++

+++++

+++Cu Fe Cu Fe Cu Fe Cu Fe E E Fe Fe Cu Cu θ

θθ

ϕϕ

反应可自发向左进行 ∴ 26

22103.3]

[][⨯>+

+Cu Fe 即Fe 2+的浓度必须大于Cu 2+的3.3×1026才行,这种情况一般很难实现. 10解: 反应: MnO 2 + 4HCl == MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2O 其奈斯特方程

242//4422]

[][][lg 0296.0][][]][[lg 20592.022

222-++

-+-+⋅--=-=-+Cl H P Mn Cl H P Cl Mn E E Cl Cl Cl Mn MnO Cl θ

θθϕϕ 设[Mn 2+]=1.0mol/L,P Cl2=105Pa=1P θ

代入上式得:

0][1

lg 0296.0130.0][][1lg

0296.0358.1228.16

24>--=--=+-+H Cl H E

反应可自发向右进行 ∴ [H +]>5.40(mol/L)

12解: 已知半反应: 2H + + 2e == H 2 (1) 2HAc + 2e == H 2 + 2Ac - (2) 以(1)为正极,(2)为负极,则电池总反应为: 2H + + 2Ac - == 2HAc 其平衡常数正好为Ka 的倒数的平方

由0592

.0lg θnE K =得: 508.91076.1lg 20592.0)0(2lg 52

=⨯-=-⨯=

--x K a ∴ x= -0.281(V) 13解: 已知半反应： Cu 2+ + 2e == Cu （1） Cu(NH 3)42+ + 2e == Cu + 4NH 3 （2）

因半反应(2)为(1)的非标态,则由奈斯特方程表达式得:

065.0]lg[0296.0345.0]lg[2

0592

.022//)(224

3-=+=+=+++

+Cu Cu Cu

Cu Cu

NH

Cu

θθϕϕ ∴ [Cu 2+]=1.41×10-14(mol/L)

对于配位反应: Cu 2+ + 4NH 3 == Cu(NH 3)42+ (在标态下) 平衡浓度 1.41×10-14 1 1

134144322431010.71

104.11]][[])([⨯=⨯⨯==-++

NH Cu NH Cu K 平

14解: 以Ag ++e==Ag 为正极,AgCl+e==Ag+Cl -为负极,则电池总反应为: Ag ++Cl -==AgCl

由0592.0lg θ

nE K =得: 752.91077.11lg 0592.0)7996.0(11lg 10

/=⨯=-⨯=-θ

ϕAg AgCl sp

K ∴ ψθ

(AgCl/Ag)=0.222(V)

17解: 以Ag + + e == Ag 为正极,2Ag 2CrO 4 + 2H + + 4e == 4Ag + Cr 2O 72- + H 2O 为负极 则电池总反应为: 4Ag + + Cr 2O 72- + H 2O == 2Ag 2CrO 4 + 2H +

又反应: Cr 2O 72- + H 2O = 2CrO 42- + 2H + K 1=1014 (1) Ag 2CrO 4 == 2Ag + + CrO 42- K 2=Ksp=1.12×10-12 (2)

由(1)-2×(2)得: 4Ag + + Cr 2O 72- + H 2O == 2Ag 2CrO 4 + 2H + 即与电池总反应是相同的 ∴ K=K 1/Ksp 2=1014÷(1.12×10-12)2=7.97×1037

由0592.0lg θnE K =得: 90.370592

.0)7996.0(41097.7lg /37

42=-⨯=⨯θϕAg CrO Ag

∴ψθ

(Ag 2CrO 4/Ag)=0.239(V)