无机及分析化学第8章 习题答案

第八章 氧化还原反应 习题解答

1. 什么叫金属的电极电势？以金属－金属离子电极为例说明它是怎么产生的？

1. 当把金属插入其盐溶液中，在金属与溶液间由于电荷不均等原因而产生了电势差，这种产生在金属和它的盐溶液之间的电势叫做金属的电极电势。

当把金属插入其盐溶液中，会同时出现两种相反的过程。一方面金属晶格中金属离子受极性水分子的吸引而形成水合离子进入溶液。另一方面金属表面的自由电子会吸引溶液中的金属离子使其沉积到金属表面。这两个过程可表示如下：

M(s)M (aq)e n n +-+垐垐?噲垐?溶解沉积

当溶解速率与沉积速率相等时，就达到动态平衡。一般地说，在溶解和沉积过程中，由金属表面进入溶液中的金属离子总数与从溶液中沉积到金属表面的金属离子总数并不相等，这样在金属与溶液间就由于电荷不均等而产生了电势差。

2. 举例说明什么是歧化反应？

2. 在Cl 2+H 2O=HClO+HCl 中：Cl 2既是反应的氧化剂，又是还原剂，这种氧化－还原反应叫做歧化反应。

3. 指出下列化合物中各元素的氧化数：

4. 举例说明常见电极的类型和符号。 4. 常见电极共有四种类型：

(1)金属－金属离子电极 金属置于其金属离子的盐溶液中所构成的电极。如Zn(s) | Zn

2+

(2)气体－离子电极 这类电极的构成需要一个固体导电体，该导电固体与所接触的气体和溶液都不起反应，但它有时能催化气体电极反应的进行。如Pt | H 2(g) | H +

(3)金属－金属难溶盐或氧化物－阴离子电极 表面涂有该金属的难溶盐(或氧化物)的金属浸入与该盐具有相同阴离子的溶液即构成此类电极。如Ag | AgCl(s) | Cl

－

(4)“氧化还原”电极 将惰性导电材料(铂或石墨)放于含有同一元素不同氧化数的两种离子的溶液中即构成此类电极。如Pt | Fe 2+

，Fe 3+

5. 写出5种由不同类型电极组成的原电池的符号和对应的氧化还原反应方程式。 5. (1)(－)Pt | H 2(p ) | H +

( c 1 ) || Cu 2+

(c 2 ) | Cu(＋) (2)(－)Pt | H 2(p ) | H +

( c 1) || Cl －

(c 2 ) | AgCl | Ag(＋) (3)(－)Zn | Zn 2+

(c 1) || Cl －

(c 2) | AgCl | Ag(＋) (4)(－)Zn | Zn 2+

(c 1) || Fe 3+

(c 2 ), Fe 2+

(c 3) | Pt(＋) (5)(－)Pt | H 2(p ) | H +

( c 1) || Fe 3+

(c 2), Fe 2+

(c 3 ) | Pt(＋) 6. 用氧化数法配平下列方程式：

(1) 4 Zn ＋10 HNO 3(极稀) ＝ 4 Zn(NO 3)2 ＋ NH 4NO 3 ＋3 H 2O

(2) K 2Cr 2O 7 ＋ 6 KI ＋ 7 H 2SO 4 ＝ Cr 2(SO 4)3 ＋ 4 K 2SO 4 ＋ 3 I 2 ＋ 7 H 2O (3) 5Na 2C 2O 4＋2KmnO 4＋3H 2SO 4＝2MnSO 4＋K 2SO 4＋5Na 2SO 4＋10CO 2＋8H 2O

(4) 3H 2O 2 ＋ Cr 2(S O 4)3 ＋ 10KOH ＝ 2K 2CrO 4 ＋3 K 2SO 4 ＋8 H 2O (5) 2Na 2S 2O 3 ＋ I 2 ＝ Na 2S 4O 6 ＋2NaI

(6) 5K 2S 2O 8 ＋ 2MnSO 4 ＋ 8H 2O ＝ 8H 2SO 4 ＋ 2KmnO 4 ＋4K 2SO 4

7. 用离子-电子法配平下列反应方程式[(1)~(5)为酸性介质，(6)~(10)为碱性介质]。 7. (1) IO 3－

＋ 5I －

＋6H ＋

＝ 3I 2＋3H 2O

(2) 2Mn 2＋

＋ 5NaBiO 3 ＋14H ＋

＝ 2MnO 4－

＋ 5Bi 3＋

＋5Na ＋

＋7H 2O (3) 2Cr 3＋

＋ 3PbO 2 ＋H 2O ＝ CrO 72－

＋ 3Pb 2＋

＋2H ＋

(4) 5C 3H 8O ＋ 4MnO 4－

＋12H ＋

＝ 5C 3H 6O 2 ＋ 4Mn 2＋

＋11H 2O (5) 10HClO ＋ 3P 4＋18H 2O ＝ 10Cl －

＋ 12H 3PO 4＋10H ＋

(6) 2CrO 42－

＋3 HsnO 2－

＋ H 2O ＝ 2 CrO 2－

＋ 3 HsnO 3－

＋ 2OH －

(7) 3 H 2O 2 ＋ 2 CrO 2－

＋ 2 OH －

＝ 2 CrO 42－

＋ 4 H 2O (8) I 2 ＋ H 2AsO 3－

＋4OH －

＝ AsO 43－

＋ 2I －

＋ 3H 2O (9) Si ＋ 2OH －

＋H 2O ＝ SiO 32－

＋ 2H 2 (10) 3 Br 2 ＋ 6OH －

＝ BrO 3－

＋ 5Br －

＋ 3H 2O

8. 根据电极电势判断在水溶液中下列各反应的产物，并配平反应方程式。 8. (1)2Fe ＋ 3Cl 2＝ 2FeCl 3 (2)2Fe ＋ 3Br 2＝ 2FeBr 3 (3)Fe ＋ I 2 ＝ FeI 2

(4)Fe ＋ 2HCl ＝ FeCl 2 ＋ H 2↑ (5)2FeCl 3 ＋ Cu ＝ 2FeCl 2 ＋ CuCl 2 (6)2FeCl 3 ＋ 2KI ＝ 2FeCl 2 ＋ 2KCl ＋ I 2

9. 试将下述化学反应设计成电池，并写出原电池符号。 9. (1)Ni 2+

+ Fe ƒFe 2+ + Ni

(－)Fe| Fe 2+

( c 1 mol·L －1

) || Ni 2+

(c 2mol·L －1

) | Ni(＋) (2)H 2 + Cl 2ƒ2HCl

(－)Pt | H 2(p 1)|H +

(c 1 mol·L －1

) || Cl －

(c 2 mol·L －1

) |Cl 2 (p 2) | Pt(＋) (3) Ag +

+ Br -ƒAgBr

(－)Ag | AgBr (s)| Br -(c 1mol·L －1

) || Ag +

(c 2 mol·L －1

) | Ag(＋) (4) AgCl + I -ƒAgI + Cl -

(－)Ag | AgI (s)| I -( c 1mol·L －1

) || Cl - (c 2 mol·L －1

) | AgCl (s)|Ag(＋)

(5)2+2342MnO 5Fe 16H Mn

5Fe 8H O -++

+++++ƒ (－)Pt| Fe 2＋

(c 1mol·L －1

) ,Fe 3＋

(c 2mol·L －1

) ||2+4345MnO (), Mn (),H ()c c c -+| Pt(＋)

10. 已知电极电势的绝对值是无法测量的，人们只能通过定义某些参比电极的电极电势来测量被测电极的相对电极电势。若假设Hg 2Cl 2 ＋2e -ƒ2Hg

＋2Cl －

电极反应的标准电极电势为0，则2(Cu /Cu)E θ+、

2(Zn /Zn)E θ+变为多少？

10. 查得甘汞电极标准电极电势为＋ 2(Cu /Cu)E θ+＝－＝ 2(Zn /Zn)E θ+＝－－＝－

11. 已知NO 3－

＋3H +

＋2e -ƒHNO 2

＋H 2O 反应的标准电极电势为，HNO 2的解离常数为K a θ

＝×10－4

。试求

下列反应在298K 时的标准电极电势。

NO 3－

＋H 2O ＋2e -ƒNO 2－

＋2OH －

11. 3333

a 2

122

[NO ][H ][NO ][H ]0.0592V 0.0592V lg 0.94V lg

2[HNO ]2[H ][NO ]K E E θ

θ

θ

-+-++-=+=+