氧化還原反應0001

1、第 5 章 氧化還原反應【5-1】指出下列物質中劃線原子的氧化數：（6）S2O32-6）S: +6（1）Cr2O72- （2）N2O （3）NH3 （4） HN3 （5） S8 解：（1）Cr: +6; （2）N: +1; （ 3）N: 3; （4）N: 1/3; （5）S: 0; 【5-2】用氧化數法或離子電子法配平下列方程式：（1）As2O3+HNO 3+H 2O H 3AsO 4 +NO（2） K 2Cr2O7+H2S+H2SO4 K 2SO4+Cr2（SO4）3+S+H 2O（3）KOH+Br 2 KBrO 3 +KBr+H 2O（4）K2MnO4+H2O KMnO 4 +MnO 2

2、+KOH（5）Zn+HNO 3Zn（NO3）2+NH 4NO3+H2O（6） I2+Cl2 +H2O HCl+HIO 3（7）MnO4-+H2O2+H+ Mn 2+O2+H2O （8）MnO4-+SO32-+OH- MnO 42-+SO42-+H2O 解：（1） 3As 2O3 +4HNO 3+7H 2O=6H 3AsO 4 +4NO（2） K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K 2SO4 +Cr2（SO4 ）3 +3S+7H 2O（3）6KOH+3Br 2=KBrO 3+5KBr+3H 2O（4）3K2MnO 4 +2H 2O=2KMnO 4 +MnO 2 +4KOH（5）4Zn+10H

3、NO 3=4Zn（NO3）2+NH 4NO3+3H2O（6）I2 +5Cl 2+6H 2O=10HCl+2HIO 3- + 2+（7） 7MnO 4- +5H 2O2 +6H + =2Mn 2+ +5O 2 +8H 2O- 2- - 2- 2-（8） 2MnO 4- +SO32- +2OH - =2MnO 42-+SO42-+H2O 【5-3】寫出下列電極反應的離子電子式：1）Cr2O72- Cr3+（酸性介質）2）I2 IO3-（酸性介質）3）MnO2 Mn（OH） 2（堿性介質）4）Cl2 ClO3-（堿性介質）解：（1）Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O（

4、2）I2 + 6H2O 2IO3- +12H+ +10e-（3）MnO2 + 2H2O +2e- Mn（OH） 2 + 2OH-（4）Cl2 + 12OH- 2ClO3- + 6H2O + 10e-【5-4】下列物質： KMnO 4, K2Cr2O7, CuCl 2, FeCl3, I2和 Cl2，在酸性介質中它們都能作為氧化劑。 試把這些物質按氧化能力的大小排列，并注明它們的還原產物。解：在酸性介質中， KMnO 4, K2Cr2O7, CuCl 2, FeCl3, I2和 Cl2，作為氧化劑 ,其還原產物分別為 （離 子）：Mn2+，Cr3+,Cu，Fe 2+，I -，Cl -， 值越大，

5、氧化能力越強，依據電極電勢表，F2 +2e = 2F= 2.87V 2MnO 4 +8H +5e = Mn 2 +4H 2O= 1.51VCl2 +2e = 2Cl= 1.36V2 3 Cr2O72+14H+6e = 2Cr3+7H 2O= 1.33VBr2 +2e = 2Br = 1.065VFe3 +e = Fe2= 0.771VI2 +2e = 2I= 0.5345V2Cu2+2e = Cu= 0.337V得氧化能力從大到小依次排列為F2MnO 4-Cl 2Cr2O72-Br 2（aq）Fe3+I 2Cu 2+?！?-5】下列物質： FeCl2，SnCl2，H2，KI，Li，Mg，Al

6、，在酸性介質中它們都能作為還原劑。 試把這些物質按還原能力的大小排列，并注明它們的氧化產物。解： 值越小，還原本領越強。在酸性介質中，Fe2+，Sn 2+，H2，I -，Li，Mg，Al 分別被氧化為 Fe3+，Sn4+，H+，I2，Li +，Mg2+，Al3+，依據電極電勢 ，Li = Li +e = 3.045VMg= Mg 2 +2e= 2.37VAl = Al 3 +3e = 1.66VH2 =2H +2e=0.00VSn2 =Sn4 + 2e =0.154V2I = I2 + 2e=0.5345V23 Fe2= Fe3 +e= 0.771V5-6 】當溶液中 c得還原能力從大到小依次

7、排列為 LiMgAlH 2Sn2+I-Fe2+。H+）增加時，下列氧化劑的氧化能力是增強、減弱還是不變？1)Cl22)Cr2O723)Fe34)MnO 4-解：(1)Cl2 +2e = 2Cl，電極反應中無H 參與， H 濃度增加時，氧化能力不變。2）Cr 2O72+14H +6e= 2Cr3+7H2O，H濃度增加時，氧化能力增強。3）Fe3 + e = Fe2， H 濃度增加時，氧化能力不變。4）MnO4 +8H +5e = Mn2+4H2O，H 濃度增加時，氧化能力增強。5-7 】計算下列電極在 298K 時的電極電勢：(1) PtH+(1.0 10-2mol/L) ，Mn 2+(1.0

8、10-4mol/L) ，MnO 4-(0.10mol/L)(2) Ag，AgCl(s)Cl-(1.0 10-2mol/L)提示：電極反應為 AgCl(s) + e- = Ag(s) + Cl -(3) Pt，O2(10.0kPa)OH-(1.0 10-2mol/L)解：(1)MnO4- + 8H+ + 5e- =Mn2+ + 4H2OMnO4/Mn 2MnO 4 /Mn0.0592 MnO 4H 85 lg Mn4 2 1.36V2) AgCl/AgAgCl/Ag0.0592lg1Cl 0.341V3)O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-O2 /OHO2 /OH0.0592 pO2 /

9、 p lg O2 44 OH 40.505V5-8】寫出下列原電池的電極反應式和電池反應式，并計算各原電池的電動勢（298K ）：(1) FeFe2+(1.0mol/L) Cl -(1.0mol/L) Cl2(100kPa)，Pt(2) PtFe2+(1.0mol/L) ， Fe3+(1.0mol/L) Ce4+(1.0mol/L) ， Ce3+(1.0mol/L) Pt(3) Pt，H2(100kPa)H+(1.0mol/L) Cr2O72(1.0mol/L) ，Cr3+(1.0mol/L) ，H+(1.0 10-2mol/L) Pt(4) PtFe2+(1.0mol/L) ， Fe3+(1

10、.0mol/L) NO3-(1.0mol/L)，HNO2(0.020mol/L) ，H+(1.0 10-2mol/L) Pt解：(1)Cl2(g) + Fe = Fe2+ + 2Cl-Fe2+ + 2e- = FeFe2/FeCl2 + 2e- =2Cl-Cl2/Cl1.360.05920.0440 lg1.0 0.440V0.0592 100 /100lg 1.36V2 1.0E = 1.36 - (-0.440) = 1.80 V2)Ce4+ + Fe2+ = Ce3+ + Fe3+Ce4+ + e- = Ce3+Ce4 /Ce3Fe3+ + e- =Fe2+Fe3 /Fe21.00.05

11、92lg 1.61V1.00.771 0.0592lg 0.771V1.61E = 1.61 - 0.771 = 0.84 V( 3)負極反應：2H+ + 2e = H2正極反應： Cr2O72- + 14H+ 6e = 2Cr3+ + 7H2O電池反應： Cr2O72- + 3H2 + 8H+ = 2Cr3+ + 7H2O電動勢： E E (Cr2 O27- Cr3 ) E (H H2) (1.33 0.0592 lg0.01014) 0.00 1.05V 2 7 2 6(4) 負極反應： Fe3+ + e = Fe2+正極反應： NO3- + 3H+ 2e = HNO2 + H2O電池反應

12、： NO3- + 2Fe2+ + 3H+= HNO2 + 2Fe3+ + H2O動勢： E（Fe3 Fe2 ） 0.771 0.0592lg0.10 0.712VE（NO -3 HNO 2） 0.94 0.0592 lg0.010 1.00VE 1.00 0.712 0.29V【5-9】根據標準電極電勢，判斷下列各反應能否進行？（1）Zn + Pb2+ Pt + Zn2+（2）2Fe3+ Cu Cu2+ + 2Fe2+（3）I2 + 2Fe2+ 2Fe3+ + 2I-（4）Zn + OH- Zn（OH） 42- + H2解：兩強處于左下 右上對角線位置，反應能正向進行。（2）兩強處于左下 右上

13、對角線位置，反應能正向進行。（3）反應物處于右下 左上位置，反應不能正向進行。（4）【5-10】應用電極電勢表，完成并配平下列方程式：（1）H2O2 + Fe2+ + H+（2）I- + IO3- + H+ （3）MnO4- + Br- + H+解：（1）H2O2 + 2Fe2+ + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O（2）5I- + IO3- + 6H+ = 3I2 + 3H2O（3）2MnO4- + 10Br- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O 【5-11】應用電極電勢表，判斷下列反應中哪些能進行？若能進行，寫出反應式。（1）Cd+HCl（2） Ag+Cu（NO

14、3）2 （ 3）Cu+Hg（NO 3）2（4）H2SO3+O2解：（1）Cd +HCl = CdCl 2 + H2 E =0（0.403） = 0.403V 0, 能進行。（2）2Ag + Cu（NO 3）2 = 2AgNO 3 + Cu E =0.337 0.799 = 0.462V 0, 能進行。4)2H2SO3 + O2 = 2H2SO4E =1.2290.17=1.059 V0, 能進行?！?-12】試分別判斷 MnO 4-在 pH=0和 pH=4 時能否把 Cl-氧化成 Cl2（設除 H+外其他物質均處于 標準態(tài)）？解：查表，得【 5-13】先查出下列電極反應的 ：假設有關物質都處于

15、標準狀態(tài)，試回答：（1）上述物質中，哪一個是最強的還原劑？哪一個是最強的氧化劑？（ 2）上了物質中，哪些可把 Fe2+還原成 Fe？（ 3）上列物質中，哪些可把 Ag 氧化成 Ag+？解：查表，得（1）Fe 是最強的還原劑。 Ce4+是最強的氧化劑。（ 2）以上物質都不能把 Fe2+還原成 Fe。（3）MnO4-和 Ce4+可把 Ag 氧化成 Ag +。 【5-14】對照電極電勢表：（ 1）選擇一種合適的氧化劑，它能使Sn2+變成 Sn4+， Fe2+變成 Fe3+，而不能使 Cl-變成 Cl2。（2）選擇一種合適的還原劑，它能使Cu2+變成 Cu，Ag +變成 Ag，而不能使 Fe2+變成

16、Fe。解：查表，得附錄十四得各電對的電極電勢：電極電對?Sn4+/Sn2+?Fe3+/Fe2+?Cl2/Cl-電極電勢 /V0.1540.7711.36電極電對?Cu2+/Cu?Ag+/Ag?Fe2+/Fe電極電勢 /V0.3370.799-0.4401）所選擇的氧化劑，其相應的電極電勢必須大于?Sn4+/Sn2+= 0.154V 和?Fe3+/Fe2+ = 0.771V ，但必須小于 ?Cl2/Cl- = 1.36V 。根據附錄十四可查得： ?NO 3- /NO 2 = 0.80V ， ?NO3-/HNO 2 = 0.94V ， ?NO 3-/NO = 0.96V ，? HNO2 / NO=

17、 1.00V ，?Br2/Br-= 1.07V ，?ClO 4-/ClO 3 = 1.19V ， ?O2/H2O = 1.229V ，?MnO 2/Mn 2+ = 1.23V ，等?？梢?， HNO3、HNO2、Br2、HClO4、O2和 MnO2 等均能使 Sn2+變成 Sn4+， Fe2+變成 Fe3+，但不能使 Cl-變成 Cl2。（2）所選擇的還原劑，其相應的電極電勢必須小于?Cu2+/Cu = 0.337V 和 ?Ag+/Ag = 0.799V ，但必須大于 ?Fe2+/Fe = -0.440V 。根據附錄十四可查得： ?SO42-/H2SO3= 0.17V ， ?Sn4+/Sn2+=

18、 0.154V ，?S/H2S = 0.141V，?H+/H2= 0.0000V ，等。可見， H 2SO3、Sn2+ 、H 2S 和 H2等均能使 Cu2+ 變成 Cu， Ag+變成 Ag ，但不能使 Fe2+變成 Fe 。【5-15】某原電池由標準銀電極和標準氯電極組成。如果分別進行如下操作，試判斷電池電動 勢如何變化？并說明原因。（ 1）在氯電極一方增大 Cl2 分壓；（2）在氯電極溶液中加入一些 KCl ；（3）在銀電極溶液中加入一些 KCl ；（4）加水稀釋，使兩電極溶液的體積各增大一倍。解：查表，得： 。 原電池的電池符號為：（1）在氯電極一方增大 Cl2 分壓，根據能斯特方程，氯

19、電極的電極電勢升高。因原電池的電動 勢等于正、負極電極電勢之差，所以原電池的電動勢也增大。（ 2）在氯電極溶液中加入一些 KCl 后，根據能斯特方程， 氯電極的電極電勢降低。 因原電池的 電動勢等于正、負極電極電勢之差，所以原電池的電動勢也降低。（ 3）在銀電極溶液中加入一些 KCl 后，因氯離子與溶液中的銀離子生成氯化銀沉淀， 使溶液中 銀離子的濃度大大降低，根據能斯特方程，銀電極的電極電勢也相應降低，因而原電池的電動勢增 大。（4）加水稀釋時，因氯離子濃度減小，使正極的電極電勢增大，銀離子濃度減小使負極的電極 電勢減小，因而原電池的電動勢增大?！?-16】利用電極電勢表，計算下列反應在29

20、8K 時的 rG?。（1）Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2（2）I2 + Sn2+ = 2I- + Sn4+（3）MnO2 + 2Cl- + 4H+ = Mn2+ + Cl2 + 2H2O 解：（1）rG?=zFE?=296500（1.361.065） 10-3 =56.9 kJ mol-1（2）rG?=296500（0.53450.154） 10-3=73.4 kJ mol -1（3）rG?=296500（1.231.36） 10-3= 32 kJ mol-1【5-17】如果下列反應：1?（1）H2 + O2 = H2OrG?= - 237kJ/mol2（2）C + O2 =

21、CO2rG?= - 394kJ/mol都可以設計成原電池，試計算它們的電動勢E? 。解：（1）（2）【 5-18】利用電極電勢表，計算下列反應在298K 時的標準平衡常數。（1）Zn + Fe2+ = Zn2+ + Fe（2）2Fe3+ + 2Br- = 2Fe2+ + Br2解：（1）查表，K=8.17 1010（2）查表，K=1.17 10-10【5-19】過量的鐵屑置于 0.050mol L -1 Cd2+溶液中，平衡后 Cd2+的濃度是多少 ? 解：查附錄十四得： ?Fe2+/Fe= -0.440V ， ?Cd2+/Cd = -0.403V 根據題意，該氧化還原反應為： Cd2+ +

22、Fe ? Cd + Fe2+其正極反應為： Cd2+ + 2e- ? Cd負極反應為： Fe - 2e- ? Fe2+則原電池的電動勢：E?= ?C2d+/Cd - ?Fe2+/Fe = -0.403V (-0.440V) = 0.037 VlgK?= z E?/0.0592 = 2 0.037 / 0.0592 = 1.25解得： K? = 17.783Cd2+ + Fe ? Cd + Fe2+初始濃度 /mol L-10.0500平衡濃度 /mol L-10.050-xxCFde22+ 0.05x0 x 17.783解之得： x = 4.73 10-2 mol L -1則：平衡后Cd2+的

23、濃度為0.050- 4.73 10-2 = 2.7 10-3 mol L-15-20】一原電池由 Ni 和 1.0mol/L Ni 2+與 Ag 和 1.0mol/L Ag +組成， 當原電池耗盡 （即 E=0 ）時，求 Ag+和 Ni2+的濃度。解：5-21】求下列原電池的以下各項：（1）電極反應式；（2）電池反應式；（ 3）電池電動勢； （ 4）電池反應的 K ； （ 5）電池反應的 rG。 解：（1）（2）（3）（4）（5）【5-22】如果下列原電池的電動勢為0.500V （298K） ：Pt，H2(100kPa) | H+(? mol L-1) 2C+u(1.0 mol L-1) |

24、Cu則溶液的 H+濃度應是多少 ?解：查表，5-23】已知求 PbSO4 的溶度積。解：【5-24】某原電池， 正極為 Ag 棒插在 Ag2SO4飽和溶液中， 負極為 Pb棒插在 1.8mol/L Pb 2+溶液 中，測得電動勢為 0.827V 。求 Ag 2SO4的 Ksp。解： 負=標準 (Pb2+ /Pb) -2.303RT/zF lg( 1/Ag +) =-0.117所以 正=0.827-0.117=0.71正=0.7991-0.0592 lg( 1/Ag +)解得 Ag +=0.031所以 SO42-=0.016所以 Ksp=0.0160.031 0.031=1.5376 10*-5

25、【 5-25】 In 和 Tl 在酸性介質中的電勢圖分別為In30.43In0.15InTl 3 1.25 Tl0.34Tl試回答：（1）In+，Tl+能否發(fā)生歧化反應？（2）In，Tl 與 1mol/L HCl 反應各得到什么產物？（3）In，Tl 與 1mol/L Ce 4+反應各得到什么產物？已知 （Ce4+/Ce3+）=1.61V 。 解：（1）In+可能發(fā)生歧化反應； Tl +不能發(fā)生歧化反應。（2）In 與 1mol/L HCl 反應生成 In3+和氫氣； Tl 與 1mol/L HCl 反應生成 Tl+和氫氣。（3）In與1mol/L Ce 4+反應生成 In3+和Ce3+；Tl 與1mol/L Ce 4+反應生成 Tl 3+和Ce3+。5-26】已知氯在堿性介質中的電勢圖 （ ?B/V） 為：試求：（ 1） ?1和 ?2 ；2）哪些氧化態(tài)能歧化 ?解：1）2）由氯元素電勢圖可知， 符合歧化反應條件 ?右?左的氧化態(tài)有： ClO 3、ClO 2-、ClO - 和 Cl2，它們均能發(fā)生歧化反應。5-27】根據電極電勢解釋下列現象：1）金屬鐵能置換 Cu2+，而 Fe3+溶液又能溶解銅。2）H2S溶液久置會變混濁。3）H2O2溶液不穩(wěn)定，易分解。4）分別用 NaNO3 溶