氧化还原反应

第5章 氧化还原反应

【5-1】指出下列物质中划线原子的氧化数： （1）Cr 2O 72-

（2）N 2O

（3）NH 3

（4）HN 3

（5）S 8

（6）S 2O 32-

解：（1）Cr: +6; （2）N: +1;（3）N: －3; （4）N: －1/3; （5）S: 0; （6）S: +6 【5-2】用氧化数法或离子电子法配平下列方程式： （1）233234As O +HNO +H O H AsO +NO →

（2）227224242432K Cr O +H S+H SO K SO +Cr SO +()S+H O → （3）232KOH+Br KBrO +KBr+H O →

（4）24242K MnO +H O KMnO +MnO +KOH → （5）332432()Zn+HNO Zn NO +NH NO +H O → （6）2223I +Cl +H O HCl+HIO →

（7）-+2+

42222MnO +H O +H Mn +O +H O → （8）-2--2-2-43442MnO +SO +OH MnO +SO +H O →

解：（1）2332343As O +4HNO +7H O=6H AsO +4NO

（2）227224242432K Cr O +3H S+4H SO =K SO +Cr SO +3)S+7H (O （3）2326KOH+3Br =KBrO +5KBr+3H O

（4）242423K MnO +2H O=2KMnO +MnO +4KOH （5）3324324Zn+10HNO =4Zn NO ()+NH NO +3H O （6）2223I +5Cl +6H O=10HCl+2HIO

（7）-+2+

422227MnO +5H O +6H =2Mn +5O +8H O （8）-2--2-2-434422MnO +SO +2OH =2MnO +SO +H O

【5-3】写出下列电极反应的离子电子式： （1）Cr 2O 72- → Cr 3+ （酸性介质） （2）I 2 → IO 3-

（酸性介质） （3）MnO 2 → Mn(OH)2 （碱性介质） （4）Cl 2 → ClO 3-

（碱性介质）

解：（1）Cr2O72- + 14H+ + 6e-→ 2Cr3+ + 7H2O

（2）I2 + 6H2O →2IO3- +12H+ +10e-

（3）MnO2 + 2H2O +2e-→ Mn(OH)2↓ + 2OH-

（4）Cl2 + 12OH-→ 2ClO3- + 6H2O + 10e-

【5-4】下列物质：KMnO4, K2Cr2O7, CuCl2, FeCl3, I2和Cl2，在酸性介质中它们都能作为氧化剂。试把这些物质按氧化能力的大小排列，并注明它们的还原产物。

解：在酸性介质中，KMnO4, K2Cr2O7, CuCl2, FeCl3, I2和Cl2，作为氧化剂,其还原产物分别为(离子)：Mn2+，Cr3+,Cu，Fe 2+，I -，Cl -，ϕθ值越大，氧化能力越强，依据电极电势表，F2 +2e = 2F－ϕθ= 2.87V

MnO4－+8H＋+5e = Mn2＋+4H2O ϕθ= 1.51V

Cl2 +2e = 2Cl－ϕθ= 1.36V

Cr2O72－+14H＋+6e = 2Cr3＋+7H2O ϕθ = 1.33V

Br2 +2e = 2Br－ϕθ = 1.065V

Fe3＋+e = Fe2＋ϕθ = 0.771V

I2 +2e = 2I－ϕθ= 0.5345V

Cu2＋+2e = Cu ϕθ= 0.337V

得氧化能力从大到小依次排列为F2>MnO4->Cl2>Cr2O72->Br2(aq)>Fe3+>I2>Cu2+。

【5-5】下列物质：FeCl2，SnCl2，H2，KI，Li，Mg，Al，在酸性介质中它们都能作为还原剂。试把这些物质按还原能力的大小排列，并注明它们的氧化产物。

解：ϕθ值越小，还原本领越强。在酸性介质中，Fe2+，Sn 2+，H2，I -，Li，Mg，Al分别被氧化为Fe3+，Sn4+，H+，I2，Li+，Mg2+，Al3+，依据电极电势，

Li = Li＋+e ϕθ = －3.045V

Mg= Mg2＋+2e ϕθ = －2.37V

Al = Al3＋+3e ϕθ = －1.66V

H2 =2H＋+2e ϕθ =0.00V

Sn2＋=Sn4＋+ 2e ϕθ =0.154V

2I－= I2 + 2e ϕθ =0.5345V

Fe2＋=Fe3＋+e ϕθ = 0.771V

得还原能力从大到小依次排列为Li>Mg>Al>H2>Sn2+>I->Fe2+。

【5-6】当溶液中c（H+）增加时，下列氧化剂的氧化能力是增强、减弱还是不变？

（1）Cl2（2）Cr2O72－（3）Fe3+（4）MnO4-

解：（1）Cl2 +2e = 2Cl－，电极反应中无H＋参与，H＋浓度增加时，氧化能力不变。

（2）Cr2O72－+14H＋+6e = 2Cr3＋+7H2O，H＋浓度增加时，氧化能力增强。

（3）Fe3＋+ e = Fe2＋，H＋浓度增加时，氧化能力不变。

（4）MnO4－+8H＋+5e = Mn2＋+4H2O，H＋浓度增加时，氧化能力增强。

【5-7】计算下列电极在298K时的电极电势：

（1）Pt │H +(1.0×

10-2mol/L)，Mn 2+(1.0×10-4mol/L)，MnO 4-(0.10mol/L) （2）Ag ，AgCl(s)│Cl -(1.0×

10-2mol/L) 提示：电极反应为AgCl(s) + e - = Ag(s) + Cl -

（3）Pt ，O 2(10.0kPa)│OH -(1.0×10-2mol/L) 解：（1）MnO 4- + 8H + + 5e - =Mn 2+ + 4H 2O

22448

θ

4

2MnO

/Mn

MnO /Mn

[MnO ][H ]0.0592lg 1.36V 5[Mn ]

ϕϕ

-+

-+

-++

=+=

（2）θ

AgCl/Ag AgCl/Ag 1

0.0592lg 0.341V [Cl ]

ϕϕ-

=+= （3）O 2 + 4e - + 2H 2O = 4OH -

22

2

θ

O θ

4

O /OH O

/OH

/0.0592lg 0.505V

4[OH ]p p ϕϕ-

-

-=+= 【5-8】写出下列原电池的电极反应式和电池反应式，并计算各原电池的电动势（298K ）： （1）Fe │Fe 2+(1.0mol/L)║Cl -(1.0mol/L)│Cl 2(100kPa)，Pt

（2）Pt │Fe 2+(1.0mol/L)，Fe 3+(1.0mol/L)║Ce 4+(1.0mol/L)，Ce 3+(1.0mol/L)│Pt

（3）Pt ，H 2(100kPa)│H +(1.0mol/L)║Cr 2O 72－(1.0mol/L)，Cr 3+(1.0mol/L)，H +(1.0×10-2mol/L)│Pt （4）Pt │Fe 2+(1.0mol/L)，Fe 3+(1.0mol/L)║NO 3-(1.0mol/L)，HNO 2(0.020mol/L)，H +(1.0×10-2mol/L)│Pt

解：（1）Cl 2(g) + Fe = Fe 2+ + 2Cl - Fe 2+ + 2e - = Fe

2Fe

/Fe

0.0592

0.0440lg1.00.440V 2

ϕ+

=-+

=- Cl 2 + 2e - =2Cl -

2Cl

/Cl

0.0592100/100

1.36lg 1.36V 2 1.0

ϕ-

=+=

E = 1.36 - (-0.440) = 1.80 V （2）Ce 4+ + Fe 2+ = Ce 3+ + Fe 3+ Ce 4+ + e - = Ce 3+ 43Ce

/Ce 1.0

1.610.0592lg

1.61V 1.0ϕ+

+

=+= Fe 3+ + e - =Fe 2+

32Fe /Fe 1.0

0.7710.0592lg 0.771V 1.0

ϕ++=+=

E = 1.61 - 0.771 = 0.84 V

（3）负极反应： 2H + + 2e = H 2

正极反应： Cr 2O 72- + 14H ++ 6e = 2Cr 3+ + 7H 2O 电池反应： Cr 2O 72- + 3H 2 + 8H + = 2Cr 3+ + 7H 2O 电动势：2-3142720.0592

(Cr O Cr )(H H )(1.33lg0.010)0.00 1.05V 6

E E E +

Θ

+

=-=+

-= （4）负极反应：Fe 3+ + e = Fe 2+

正极反应：NO 3- + 3H ++ 2e = HNO 2 + H 2O

电池反应：NO 3- + 2Fe 2+ + 3H += HNO 2 + 2Fe 3+ + H 2O