氧化还原反应习题及答案.ppt
第五章 氧化还原反应,作 业参 考 答 案,【第2题(P120)】用氧化数法或离子电子法配平下列方程式：(2)K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O(7)MnO4-+H2O2+H+Mn2+O2+H2O,【解法一：氧化数法】,标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数确定氧化数增加或减少的数值（可采用“线桥”来表示）乘以相应系数，使增、减氧化数相等,(2)K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O,Cr2(SO4)3+,3,K2Cr2O7+,+6,+3,-2,0,H2S,+H2SO4K2SO4+,S,氧化数降低 32,氧化数升高 2,3,3,K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O,+H2O,配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。,(7)MnO4-+H2O2+H+Mn2+O2+H2O,Mn2+,5,MnO4-+,+7,+2,-1,0,H2O2,+H+,O2,氧化数降低 5,氧化数升高 12,5,5,+H2O,2,2,2,标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数确定氧化数增加或减少的数值（可采用“线桥”来表示）乘以相应系数，使增、减氧化数相等,配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。,2MnO4-+5H2O2+2Mn2+5O2,6H+,+8H2O,【解法二：离子电子法】,(2)K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O,将反应物和产物以离子形式写出:Cr2O72-+H2S+H+Cr3+S+H2O,将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应：H2S S Cr2O72-+H+Cr3+H2O,分别配平两个半反应：H2S-2e-S+2H+Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O,确定两个半反应得、失电子数的最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应系数，使其得、失电子数相等，再将两个半反应合并为一个配平的氧化还原反应的离子方程式，最后改写成化学方程式。,K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O,(7)MnO4-+H2O2+H+Mn2+O2+H2O,将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应：H2O2 O2 MnO4-+H+Mn2+H2O,分别配平两个半反应：H2O2-2e-O2+2H+MnO4-+8H+5e-Mn2+4H2O,确定两个半反应的得、失电子数相等，再将两个半反应合并即可。,【第14题(P121)】对照电极电势表：(1)选择一种合适的氧化剂，它能使Sn2+变成Sn4+，Fe2+变成Fe3+，但不能使Cl-变成Cl2。(2)选择一种合适的还原剂，它能使Cu2+变成Cu，Ag+变成Ag，但不能使Fe2+变成Fe。,【解】查表得P459附录十四得各电对的电极电势：,(1)所选择的氧化剂，其相应的电极电势必须大于Sn4+/Sn2+=0.154V和Fe3+/Fe2+=0.771V，但必须小于Cl2/Cl-=1.36V。根据P459附录十四可查得：NO3-/NO2=0.80V，NO3-/HNO2=0.94V，NO3-/NO=0.96V，HNO2/NO=1.00V，Br2/Br-=1.07V，ClO4-/ClO3=1.19V，O2/H2O=1.229V，MnO2/Mn2+=1.23V，等。可见，HNO3、HNO2、Br2、HClO4、O2和MnO2等均能使Sn2+变成Sn4+，Fe2+变成Fe3+，但不能使Cl-变成Cl2。,(2)所选择的还原剂，其相应的电极电势必须小于Cu2+/Cu=0.337V和Ag+/Ag=0.799V，但必须大于Fe2+/Fe=-0.440V。根据P459附录十四可查得：SO42-/H2SO3=0.17V，Sn4+/Sn2+=0.154V，S/H2S=0.141V，H+/H2=0.0000V，等。可见，H2SO3、Sn2+、H2S和H2等均能使Cu2+变成Cu，Ag+变成Ag，但不能使Fe2+变成Fe。,【第16题(P121)】利用电极电势表，计算下列反应在298K时的rG：(1)Cl2+2Br-=2Cl-+Br2，(2)I2+Sn2+=2I-+Sn4+(3)MnO2+4H+2Cl-=Mn2+Cl2+2H2O,【解】查P459附录十四得各电对的电极电势：,(1)Cl2+2Br-=2Cl-+Br2 正极反应：Cl2+2e-=2Cl-负极反应：2Br-2e-=Br2则原电池的电动势：E=Cl2/Cl-Br2/Br-=1.36-1.07=0.29V rG=-zFE=-296500Cmol-10.29V=-55970J mol-1=-55.97 kJ mol-1 0,(2)I2+Sn2+=2I-+Sn4+正极反应：I2+2e-=2I-负极反应：Sn4+-2e-=Sn4+则原电池的电动势：E=I2/I-Sn4+/Sn2+=0.5345-0.154=0.3805V rG=-zFE=-296500Cmol-10.3805V=-73437J mol-1=-73.44 kJ mol-1 0,(3)MnO2+4H+2Cl-=Mn2+Cl2+2H2O 正极反应：MnO2+4H+2e-=Mn2+2H2O 负极反应：2Cl-2e-=Cl2 则原电池的电动势：E=MnO2/Mn2+-Cl2/Cl-=1.23-1.36=-0.13V rG=-zFE=-296500Cmol-1(-0.13V)=25090J mol-1=25.09 kJ mol-1 0,【第19题(P122)】过量的铁屑置于0.050molL-1Cd2+溶液中，平衡后Cd2+的浓度是多少?,【解】P459附录十四得：,Fe2+/Fe=-0.440V，Cd2+/Cd=-0.403V,根据题意，该氧化还原反应为：Cd2+Fe Cd+Fe2+其正极反应为：Cd2+2e-Cd 负极反应为：Fe-2e-Fe2+,则原电池的电动势：E=Cd2+/Cd-Fe2+/Fe=-0.403V(-0.440V)=0.037 V,lgK=zE/0.0592=2 0.037/0.0592=1.25,K=17.783,解之得：x=4.7310-2 molL-1,则：平衡后Cd2+的浓度为 0.050-4.7310-2=2.710-3 molL-1,【第21题(P122)】如果下列原电池的电动势为0.500V(298K)：Pt,H2(100kPa)|H+(?molL-1)Cu2+(1.0 molL-1)|Cu则溶液的 H+浓度应是多少?,【解】P459附录十四得：,Cu2+/Cu=0.337 V，H+/H2=0.0000V,根据题意，该原电池的电动势：E=Cu2+/Cu-H+/H2=0.337V-H+/H2=0.500 V则：H+/H2=-0.163 V,对于电极反应2H+2 e-H2，根据能斯特方程有：,解之得：cH+=1.7610-3 molL-1,即：溶液的 H+浓度应是1.7610-3 molL-1。,【第23题(P122)】已知Ag+/Ag=0.799 V，Ksp(AgBr)=7.710-13。求下列电极反应的：AgBr+e-Ag+Br-,AgBrAg+Br-，Ksp=Ag+Br-=7.710-13,【解】,当Br-=1.0molL-1时,而Ag+e-Ag Ag+/Ag0.799V AgBr/Ag=Ag+/Ag-0.0592lg(1/Ksp)=0.799-0.0592lg(7.710-13)-1=0.082 V,Ag+=Ksp/Br-=Ksp,相当于非标准状态时的Ag+/Ag，此时cAg+与cBr 有关。,【第24题(P122)】某根据电极电势解释下列现象：(1)金属铁能置换Cu2+，而Fe3+溶液又能溶解铜。(2)H2S溶液久置会变混浊。(3)H2O2溶液不稳定，易分解。(4)分别用NaNO3溶液和稀H2SO4溶液均不能把Fe2+氧化，但两者混合后就可将Fe2+氧化。(5)Ag不能置换1 molL-1 HCl中的氢，但可置换1 molL-1 HI中的氢。,【解释】根据对角线关系，将各标准电极电势按由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方的物质发生反应。,(1)金属铁能置换Cu2+，而Fe3+溶液又能溶解铜。,反应方向：Cu2+FeCu+Fe2+(金属铁置换Cu2+)2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+(Fe3+溶液溶解铜),【解释】根据对角线关系，将各标准电极电势按由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方的物质发生反应。,(2)H2S溶液久置会变混浊。,反应方向：O2+2H2S 2H2O+2S（白色沉淀）因此，H2S溶液久置会被空气中的O2所氧化，生成白色的S沉淀而变混浊。,(3)H2O2溶液不稳定，易分解。,【解释】氧元素的电势图（酸性溶液）如下：,由氧元素电势图可知，对于H2O2而言，其右=1.77V左=0.682V，所以H2O2会发生岐化反应：2H2O2 O2+2H2O。也就是说，H2O2溶液不稳定，易分解成O2和2H2O。,(4)分别用NaNO3溶液和稀H2SO4溶液均不能把Fe2+氧化，但两者混合后就可将Fe2+氧化。,【解释】各标准电极电势如下：,SO42-+4H+2e-H2SO3+H2O SO42-/H2SO3=0.17V Fe3+e-Fe2+Fe3+/Fe2+=0.771VNO3-+4H+3e-NO+2H2O NO3-/NO=0.96V,由此可见，H2SO4与Fe2+之间并不符合对角线关系，且二者的电极电势相差较大，因此，稀H2SO4溶液不能把Fe2+氧化。,此外，NO3-/NO=0.96V Fe3+/Fe2+=0.771V，即HNO3与Fe2+之间符合对角线关系。虽然如此，在中性条件下NO3-/NO=0.407 V Fe3+/Fe2+=0.771 V，故也不能将Fe2+氧化。但在酸性条件下，将NaNO3溶液与稀H2SO4溶液混合后，就可将Fe2+氧化。,NO3-/NO的计算：假设NO3-(aq)及NO(g)均为标准状态,(5)Ag不能置换1 molL-1 HCl中的氢，但可置换1 molL-1 HI中的氢。,【解释】倘若上述置换反应均能发生时，则生成的Ag+将很快与Cl-或I-结合成AgCl或AgI沉淀，故应考察AgCl/Ag+、AgI/Ag+与H+/H2之间的关系。各标准电极电势如下：,AgI+e-Ag+I-AgI/Ag+=-0.152 V 2H+2e-H2 H+/H20.0000VAgCl+e-Ag+Cl-AgCl/Ag+=0.2223 V,反应方向：2Ag+2H+2I-2AgI+H2(Ag置换HI中的氢)2AgCl+H2 2Ag+2H+2Cl-(Ag不能置换HCl中的氢),【第26题(P122)】已知氯在碱性介质中的电势图(B/V)为：,【解】(1),试求：(1)1和2；(2)哪些氧化态能歧化?,1=2ClO3-/ClO-ClO3-/ClO2-=20.50-0.33=0.67 V,=(0.42+1.36)/2=0.89 V,0.89 V,0.67 V,由氯元素电势图可知，符合歧化反应条件右左的氧化态有：ClO3、ClO2-、ClO-和Cl2，它们均能发生歧化反应。,(2),
