基础化学第二版习题答案chap8

1第八章氧化还原反应和电极电势习题答案1.锌空气电池是历史比较悠久的电池之一，常用于AA型、AAA型电池以及钮扣电池等。它的电池反应如下所示：2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s)。试写出电极反应。负极：Zn+2OHˉ=ZnO+H2O+2eˉ正极：0.5O2+H2O+2eˉ=2OHˉ2．若Pt|H2（100kPa）|胃液||KCl（0.1mol·L-1）|Hg2Cl2(s)|Hg(l)|Pt的电动势等于0.420V，而Pt|H2（100kPa）H+（1.0mol·L-1）||KCl（0.1mol·L-1|Hg2Cl2(s)|Hg(l)|Pt的电动势等于0.334V，求胃液的pH。解：对于电池：Pt|H2（100kPa）H+（1.0mol·L-1）||KCl（0.1mol·L-1），Hg2Cl2|HgE1＝φ+－φoSHE＝φ+＝－0.334（V）对于电池：Pt|H2（100kPa），胃液||KCl（0.1mol·L-1），Hg2Cl2|HgE2＝φ+－φ待测＝0.334－φ待测＝0.420（V）φ待测＝－0.086（V）根据能斯特方程2+θ+2(H)0.05916V=(H/H)+lg2100/1000.05916VpH0.086Vrc待测pH=1.453.将下列氧化还原反应设计成原电池，写出电极反应及电池符号：（1）Fe2++Ag+Fe3++Ag电极反应：正极：Ag++e-Ag还原反应：负极：Fe2+－e-Fe3+氧化反应电池符号为：(－)Pt|Fe3+(c1),Fe2+(c2)||Ag+(c3)|Ag(+)（2）MnO4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O电极反应：正极：MnO4-+8H++5e-Mn2++4H2O还原反应负极：Fe2+－e-Fe3+氧化反应2电池符号为：(－)Pt|Fe3+(c1),Fe2+(c2)||MnO4-(c3),Mn2+(c4)|Pt(+)4.298K时，在Ag+/Ag电极中加入过量I，设达到平衡时[I]=0.10mol·L－1，而另一个电极为Cu2+/Cu，[Cu2+]=0.010mol·L－1，现将两电极组成原电池。写出原电池符号、电池反应式、并计算电池反应的平衡常数。（(Ag+/Ag)=0.80V，(Cu2+/Cu)=0.34V，Ksp(AgI)=1.010-18）答：(Cu2+/Cu)=0.34+(0.0591/2)lg(0.010)=0.28(V)(AgI/Ag)=0.80+(0.0591/1)lg(Ksp/[I])=0.80+0.0591lg(1.010-18/0.10)=-0.20(V)所以原电池符号：Ag,AgI(s)│I(0.10mol·dm-3)‖Cu2+(0.010mol·dm-3)│Cu(s)电池反应式：2Ag+Cu2++2I=2AgI+Cu(AgI/Ag)=(Ag+/Ag)+0.0591lgKsp(AgI)=0.80+0.059lg(1.010-18)=-0.26(V)E=(Cu2+/Cu)–(AgI/Ag)=0.34-(-0.26)=0.60(V)lgK=zE/0.0591=20.60/0.0591=20.34所以平衡常数K=2.210205.将锌片分别放入[Zn2+]=1.0mol·L－1，[Zn2+]=0.001mol·L－1溶液中，并组成原电池，指明正负极并计算原电池电动势。（(Zn2+/Zn)=-0.76V）.答：对于［Zn2+］=1.0mol·L－1的电极，其电极电势即为标准电极电势(－0.76V)；［Zn2+］=0.001mol·L－1的电极电势可根据能斯特方程式求得：φZnZn/2=φZnZn/2+2lg059.0Znn=－0.76+001.0lg2059.0=－0.85V可见，［Zn2+］浓度大的电极电势大，为正极，浓度小的为负极，电池电动势为：E=φ正－φ负=(-0.76)―(-0.85)=0.09V6.原电池Cd(s)︱Cd2+(c=1mol·dm-3)‖Cu2+(c=1mol·dm-3)︱Cu(s)的电池电动势为θ0.740VE。试求Cd2+/Cd电极的标准还原电势。查表得：2(/)0.34VECuCu因为22(/)(/)cellEECuCuECdCd3所以22(/)(/)0.403VcellECdCdECuCuE7．判断下列每一组中较强的氧化剂和较强的还原剂（均为标准状态）：（1）I2，I-，Br2，Br-；（2）Ag+，Zn2+，Zn，Ag；（3）Fe2+，Cr2O72-，Fe3+，Cr3+；（4）Sn2+，Sn，Mg2+，Mg。答：（1）强氧化剂：Br2，强还原剂：I-；（2）强氧化剂：Ag+，强还原剂：Zn；（3）强氧化剂：Cr2O72-，强还原剂：Fe2+；（4）强氧化剂：Sn2+，强还原剂：Mg。8．根据标准电极电势排列下列氧化剂和还原剂的强弱顺序：Ag，Zn2+，Cl-，Fe2+，Hg2+，MnO4-，Sn，Cr2O72-。答：氧化剂的氧化能力：MnO4-Cr2O72-Hg2+Fe2+Zn2+；还原剂的还原能力：SnFe2+AgCl-。9．根据φ值判断下列氧化还原反应自发进行的方向。设各物质的浓度均为1mol·L-1。（1）2Ag＋Zn2+Zn＋2Ag+（2）2Fe3+＋2I-I2＋2Fe2+（1）2Ag＋Zn2+Zn＋2Ag+答：φo(Ag+/Ag)＝0.7996（V）φo(Zn2+/Zn)＝－0.7618（V）Eo＝φo+－φo-＝φo(Zn2+/Zn)－φo(Ag+/Ag)＝－0.7618V－0.7996V＝－1.5614VEo0，反应逆向进行。（2）2Fe3+＋2I-I2＋2Fe2+φo(Fe3+/Fe2+)＝0.771（V）φo(I2/I-)＝0.5355（V）Eo＝φo+－φo-＝φo(Fe3+/Fe2+)－φo(I2/I-)＝0.771V－0.5355V＝0.2355VEo0，反应正向进行。10．有一含Br－、I－的混合液，选择一种氧化剂只氧化I－为I2，而不氧化Br－，问应选择FeCl3还是K2Cr2O7？答：φo(Br2/Br-)＝1.065（V）,φo(I2/I-)＝0.5355（V）,φo(Fe3+/Fe2+)＝0.771（V）,φo(Cr2O72－/Cr3+)＝1.2324（V）因φo(Cr2O72－/Cr3+)＞φo(Br2/Br-)，φo(Cr2O72－/Cr3+)＞φo(I2/I-)，Cr2O72－既能氧化Br－又能氧化I－，故K2Cr2O7不能选用。而φo(Br2/Br-)＞φo(Fe3+/Fe2+)＞φo(I2/I-)，Fe3+不能氧化Br－但能氧化I－，故应选择FeCl3作氧化剂。11．浓度均为1.00mol·L-1的KI与FeCl3溶液能否共存？答：2Fe3+＋2I-2Fe2+＋I2Eo＝φo+－φo-＝φo(Fe3+/Fe2+)－φo(I2/I-)＝0.771V－0.5355V＝0.2355VEo0，反应正向自发进行，故KI与FeCl3溶液不能共存。12．用玻璃电极与饱和甘汞电极插入pHs=3.57的标准缓冲溶液中，组成电池，在298K时测得其电动势Es=0.0954V。再将溶液换成未知pHx值的溶液组成电池，298K时测得其电动势Ex=0.340V，求待测溶液的pH。答：-pHx=pHs+0.059160.340V-0.0954V=3.57+0.05916V=7.70ExEs