习题第十章 氧化还原反应 电化学基础

第十章 氧化还原反应 电化学基础

4.有一电池：Pt|H 2(50.7kPa)|H +(0.50 mol ⋅L -1)||Sn 4+(0.70 mol ⋅L -1),Sn 2+ (0.50 mol ⋅L -1)|Pt

(1)写出半电池反应；

(2)写出电池反应；

(3)计算电池的电动势E ；

(4)E ＝0时，保持p(H 2)、c(H +)不变的情况下，c(Sn 2+)/ c(Sn 4+)是多少？ 解：

(1)负极反应： +-2H (g)2H (aq)+2e ƒ

正极反应： 4+-2+Sn (aq)+2e Sn (aq)ƒ

(2)电池反应： 4+2++2Sn (aq)+ H (g)Sn (aq) +2H (aq)ƒ

(3) 422

//E=Sn Sn H H ϕϕ+++- 若T=298K ，则E=0.1586V (4) 24()/00.1539lg 0.15352()/RT c Sn c RT F c Sn c F

θθ++=-+ 若T ＝298K ，则240.0592()0.1630=lg 2()c Sn c Sn ++，2-24() =3.2110()

c Sn c Sn ++⨯ 5.求下列原电池的电动势，写出电池反应。

(1) Zn|Zn 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Fe 3+(0.0010 mol ⋅L -1)|Fe

(2) Zn|Zn 2+(0.10 mol ⋅L -1)||Cu 2+(0.010 mol ⋅L -1)|Cu

(3) Pt|Fe 3+(0.10 mol ⋅L -1), Fe 2+(0.010mol ⋅L -1)|Cl -(2.0mol ⋅L -1)||Cl 2(p θ) |Pt

(4) Fe|Fe 2+(0.010 mol ⋅L -1)||Ni 2+(0.10 mol ⋅L -1)|Ni

(5) Ag|Ag +(0.010 mol ⋅L -1)||Ag +(0.10 mol ⋅L -1)|Ag

解：

(1) Fe 3+(aq)+Zn(s)ƒFe 2+(aq)+Zn 2+(aq)

(2) Cu 2+(aq)+Zn(s)ƒCu(s)+Zn 2+(aq)

(3)Cl 2(g)+ Fe 2+(aq)ƒ2Cl -(aq)+ Fe 3+(aq)

(4) Ni 2+(aq)+Fe(s)ƒNi(s) +Fe 2+(aq)

(5)

8.计算25o C ，p(O 2)=101.325kPa 时，在中性溶液中ϕ(O 2/OH -)值。

解：中性溶液中，c(OH -)=1.0⨯10-7mol ⋅L -1

O 2+2H 2O+4e -ƒ4OH -

=0.8154V

10.某原电池中的一个半电池是由金属钴(Co)浸在1.0 mol ⋅L -1Co 2+溶液中组成的，另一半电池是由铂片(Pt)浸于1.0 mol ⋅L -1Cl －溶液中，并不断通入Cl 2(p(Cl 2))为101.325KPa)组成。实验测得电池的电动势为1.63V ；钴电极为负极。已知θϕ(Cl 2/Cl -)=1.36V ，回答下列问题：

(1)写出电池反应方程式；

(2)2+(Co /Co)θϕ为多少？

(3) p(Cl 2)增大时，电池的电动势将如何变化？

(4)当Co 2+浓度为0.010 mol ⋅L -1，电池的电动势是多少？

解：

(1)Co(s)+Cl 2(g)=Co 2+(aq)+2Cl -(aq)

(2) 22

//Cl Cl Co Co ϕϕϕ-+=- (3) p(Cl 2)增大，正极电极电势增大，电池的电动势增大。

(4) c(Co 2+)=0.010 mol·L -1时，

=1.6892V=1.69V

12.某原电池中的一个半电池是由金属银片浸在1.0 mol ⋅L -1 Ag +溶液中组成的；另一半电池是由银片浸在c(Br -)为1.0 mol ⋅L -1的AgBr 饱和溶液中组成的。后者为负极，测得电池电动势为0.728V 。计算θϕ(AgBr/Ag)和K sp (AgBr)。

解：设计一个原电池

(-)Ag|AgBr(s)|Br -(1.0 mol ⋅L -1)||Ag +(1.0 mol ⋅L -1)|Ag(+)

电极反应为：

Ag +(aq)+e -ƒAg(s)

-) AgBr(s) +e -ƒAg(s)+Br -(aq)

__________________________________

电池反应：+-Ag (aq)+Br (aq)AgBr(s)ƒ

- lg /0.0592sp K zE θθ= z=1

16.已知某原电池的正极是氢电极(p(H 2)＝101.325KPa)，负极的电极电势是恒定的。当氢电极中pH ＝4.008时，该电池的电动势是0.412V ，如果氢电极中所用的溶液改为一未知(H +)的缓冲溶液，又重新测得原电池的电动势为0.427V 。计算该缓冲溶液的H +浓度和pH 值。如该缓冲溶液中c(HA)=c(A -)=1.0 mol ⋅L -1，求该弱酸HA 的理解常数。

解： 2212/1/0.0592E =[lg ]2(()/)

H H H P p c H c θθθϕϕ++--负 =0.00+0.0592(pH 2-pH 1)

=0.0592(pH 2-pH 1)

0.412-0.427=0.0592(pH 2-4.008)

pH 2=3.755

c(H +)=1.75×10-4 mol·L -1

c(HA)=c(A -)=1.0 mol·L -1

18.根据有关配合物的稳定常数和有关电对的θϕ值，计算下列半反应的θϕ值。

(1) [HgI 4]2- + 2e -ƒHg + 4I -

(2) Fe(C 2O 4)33- +e - ƒ Fe(C 2O 4)34-

解：

(1) 2---4[HgI ] (aq)+ 2e Hg(s) + 4I (aq)ƒ

2+-Hg (aq)+2e Hg(s)ƒ 1)

2+-2-4Hg (aq)+4I (aq)[HgI ]ƒ 2)

1)-2)得：2---4[HgI ] (aq)+ 2e Hg(s) + 4I (aq)ƒ =224/()0.0592lg 21

f H

g Hg K HgI θθϕ+-

- 2-14(c(I-)=c()=1.0 mol L )HgI -⋅ =0.8519-0.8866

=-0.0287V

(2) 3--4-243243Fe(C O ) +e Fe(C O )ƒ

3-3+2-24324Fe(C O )Fe +3C O ƒ 1)

4-2+2- 24324Fe(C O )Fe +3C O ƒ 2) 1)-2)得： 3-2+3+4-243243Fe(C O )+Fe Fe + Fe(C O )ƒ

=0.769-0.886

=-0.117V