无机化学课后题答案9

1第九章习题解答9-1解：（1）KMnO4+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+CO22KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+5CO2+K2SO4+8H2O（2）CuS+HNO3=Cu（NO3）2+NO+S3CuS+8HNO3=3Cu（NO3）2+2NO+3S+4H2O（3）SO2+H2S=S+H2OSO2+2H2S=3S+2H2O（4）PbS+H2O2=PbSO4+H2OPbS+4H2O2=PbSO4+4H2O（5）Na2CrO4+NaHSnO2=NaHSnO3+NaCrO22Na2CrO4+3NaHSnO2+H2O=3NaHSnO3+2NaCrO2+2NaOH（6）HgS+HNO3+HCl=Na2[HgCl4]+NO2+SHgS+HNO3+4HCl=Na2[HgCl4]+2NO2+S+2H2O9-2解：(1)（-）Fe|Fe2+（1mol·L-1）||H+（0.1mol·L-1）|H2（101.325kPa）|Pt（+）电池反应：Fe+2H+=Fe2++H2电极反应：＋）2H++2e-=H2-)Fe-2e-=Fe2+（2）（-）Ag，AgCl|NaCl（1.0mol·L-1）||AgNO3（0.1mol·L-1）|Ag（+）电池反应：Ag++Cl-=AgCl电极反应：＋）Ag++e-=Ag-)Ag+Cl--e-=AgCl（3）（-）Pt|Cl2（101.325kPa）|Cl-（1.0mol·L-1）||MnO4-（1.0mol·L-1），Mn2+（1.0mol·L-1），H+（10mol·L-1）|Pt（+）电池反应：2MnO4-+16H++10Cl-=Mn2++Cl2+8H2O电极反应：＋）MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O－）2Cl--2e-=Cl2（4）（-）Ag|Ag+（1.0mol·L-1）||Ag+（0.1mol·L-1）|Ag（+）Ag+(1.0mol·L-1)+Ag=Ag+（0.1mol·L-1）+Ag9-3解：（1）2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+-)Pt|Fe3+,Fe2+||Sn4+,Sn2+|Pt(+（2）6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O-)Pt|Cr2O72-,Cr3+,H+||Fe3+,Fe2+|Pt(+（3）Ag++Br-=AgBr-）Ag，AgBr|Br-||Ag+|Ag（+（4）Zn+[Cu（NH3）4]2+=Zn2++Cu+4NH3-)Zn|Zn2+||[Cu（NH3）4]2+,Cu2+|Cu(+9-4解：（1）Ag不能从HBr或HCl溶液中置换出H2，但它能从HI溶液置换出H2。因为电对AgI/Ag的电极电势比H+/H2要小，而AgCl/Ag,AgBr/Ag的电极电势比H+/H2要大，H+不能从Ag中夺取电子。（2）标准状态下，MnO2与HCl不能反应生成Cl2，但MnO2能与浓HCl（10mol·L-1）反应生成Cl2。电对MnO2/Mn2+的电极电势与氢离子浓度有关，当氢离子浓度增加时，其电极电势增加，使其与电对Cl2/Cl-的电极电势之差大于零，反应能够进行。2（3）在标准状态下，反应2Fe3++2I-=I2+2Fe2+正向进行，但当向反应体系中加入固体（NH4）2C2O4时，体系中I2单质的量减少。电对Fe3+/Fe2+的电极电势大于电对I2/I-的电极电势，因此，Fe3+氧化I-生成I2，但当体系中加入（NH4）2C2O4时，C2O42－与Fe3+形成配合物，从而降低了电对Fe3+/Fe2+的电极电势，使其小于电对I2/I-的电极电势，这样I2可以氧化Fe2+生成[Fe(C2O4)3]3-。（4）Co2+在水溶液中很稳定，但向溶液中加入NH3后，生成的[Co（NH3）6]2+，会被迅速氧化成[Co（NH3）6]3+。当体系中加入NH3后，电对Co3+/Co2+变为[Co(NH3)6]3+/[Co(NH3)6]2+,原来空气中的氧气不能氧化Co2+，由于电对的电极电势的改变，使得氧气能氧化[Co(NH3)6]2+，生成[Co(NH3)6]3+。9-5解：（1）Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2OφΘ=1.33Vφ=φΘ（Cr2O72-/Cr3+）+2-+14273+2[(CrO)/][(H)/]0.05915lg6[(Cr)/]ccccccΘΘΘ（2）PbCl2（s）+2e-=Pb+2Cl-φΘ=-0.268Vφ=φΘ（PbCl2/Pb）+20.059151lg2[(C)/c]clθ（3）O2（g）+4H++4e-=2H2OφΘ=1.229Vφ=φΘ（O2/H2O）+42[()/c]()/0.05915lg41cHpOpθθ9-6解：（1）pH=1.0，其它物质处在标准状态（2）pH=7.0，其它物质处在标准状态根据Nernst方程：φ=φΘ（NO3-/NO）++43[(NO)/][(H)/]0.05915lg3(NO)/ccccppΘΘΘ(1)pH=1.0φ=φΘ（NO3-/NO）[phone]lg.φ=0.96-34059150.=0.88(2)pH=7.0φ=0.96-374059150.=0.419-7解：（-）Pt|Fe2+（0.1mol·L-1），Fe3+（10-5mol·L-1）||Cr3+（10-5mol·L-1），Cr2O72-（0.1mol·L-1），H+(0.1mol·L-1)|Pt(+)(1)电极反应：－）Fe2+-e-=Fe3++)Cr2O72-+14H++6e-=2Cr3++7H2O(2)电池反应：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O（3）电动势：E=φ+-φ-＝φΘ（Cr2O72-/Cr3+）+2-+14273+2[(CrO)/][(H)/]0.05915lg6[(Cr)/]ccccccΘΘΘ－φΘ（Fe3+/Fe2+）+320.05915(Fe)/lg2(Fe)/ccccΘΘE=0.75(V)(4)EΘ=φΘ+-φΘ-=1.33-0.771=0.559(V)-nFEΘ=-RTlnKΘKΘ=5.1×10563(5)ΔGΘ=-nFEΘ=-6×96500×0.559=-323.66kJ·mol-19-8解：（-）Ag|AgCl（s）|Cl-（0.010mol·L-1）||Ag+（0.010mol·L-1）|Ag（+）测得电动势为0.34V。求KΘSP（AgCl）。E=φ+-φ-=φΘ++0.05915lgc(Ag+)-φΘ--0.05915lg1/c(Cl-)=0.7991-0.05915×2-φΘ--0.05915×2φΘ-=0.2225φΘ(AgCl/Ag)=φΘ(Ag+/Ag)+0.05915lgc(Ag+)=0.7991+0.05915lgKsp(AgCl)/c(Cl-)则：Ksp(AgCl)＝1.78×10－109-9解：由于φΘ（Na+/Na）的电极电势无法用实验方法测定，必须利用热力学数据间接计算。用电对Na+/Na与标准氢电极组成原电池。电池反应：Na+H+=Na++1/2H2ΔrGmΘ=ΔrGm生成物Θ-ΔrGm反应物Θ＝－261.9kJ·mol-1ΔGΘ=-nFEΘEΘ=φΘ+-φΘ-解得：φΘ（Na+/Na）＝－2.714（V）9-10解：lgKΘ=0.05915nEΘ=15.62KΘ=4.18×1015反应：Cu+2Ag+=Cu2++2AgKΘ＝22(Cu)(Ag)cc由于KΘ很大，所以c(Cu2+)近似等于0.05mol·L-1c(Ag+)=2(Cu)cKΘ=3.46×10－99-11解：φ=φΘ（H+/H2）++220.05915[(H)/]lg2(H)/ccppΘΘ-0.17=0++20.05915[(H)/]lg2100/100ccΘc(H+)=1.35×10－3(H)100(HAc)c%c=1.35%2225a01(13510)18210Kc...9-12解：E=φ+-φ-φ+=E+φ-=-0.094(V)φ+=φΘ（Cu2+/Cu）+20.05915lg(Cu)2c=0.337+23443([Cu(NH)])0.05915lg2[NH]fcK解得：Kf=3.7×10129-13解：用反应（1）－反应（2）得：H2(g)+S(s)=H2S(aq)ΔrGmΘ=ΔrGm1Θ-ΔrGm2Θ=-27.3ΔGmΘ=-nFEΘ解得EΘ=0.14(V)4同理由反应（2）得：E2Θ=1.088(V)由反应（1）得：E1Θ＝1.229（V）E2Θ＝φΘ+-φΘ-＝φΘ（O2/H2O）-φΘ(S/H2S)E1Θ＝φΘ+-φΘ-＝φΘ（O2/H2O）-φΘ(H2O/H2)E1Θ-E2Θ=φΘ(S/H2S)-φΘ(H2O/H2)=1.229-1.088=0.141而φΘ(H2O/H2)＝φΘ(H＋/H2)[phone]lg(1010)2..带入上式得：φΘ(S/H2S)＝－0.273（V）9-14解：S+2e-=S2-φΘ(S/S2－)＝－0.48（V）根据Nernst方程：φ(S/S2－)＝φΘ(S/S2－)＋20.059151lg2()/cScΘ平衡时S2-浓度：c(S2-)=Ksp/c(Zn2+)φ(S/S2－)＝－0.48＋sp0.05915lg(ZnS)2KΘ＝0.160（V）9-15解：+)Hg2Cl2+2e-=2Hg+2Cl--)Pb+SO42--2e-=PbSO4φ+=φΘ(Hg22+/Hg)+220.05915lg(Hg)2c＝0.793＋222(HgCl)0.05915lg2(Cl)spKcφ－=φΘ(Pb2+/Pb)+20.05915lg(Pb)2c＝－0.126＋424(PbSO)0.05915lg2(SO)spKc当c(SO42-)=c(Cl-)=1.0mol·L-1时φ+＝φΘ+，φ－＝φΘ－EΘ＝φΘ+-φΘ-＝0.631（V）-nFEΘ=-RTlnKΘKΘ=2.17×10219-16解：反应：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2OI2+2S2O32-===2I-+S4O62-剩余的KIO3生成的I2的物质量为1/6×0.1008×21.14×10-3mol与体系中KI反应的KIO3的物质量数为：0.05×10×10-3－1/6×0.1008×21.14×10-3mol则c(KI)×25×10-3＝5×（0.05×10×10-3－1/6×0.1008×21.14×10-3）c(KI)＝0.02900mol·L-19-17解：反应：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2OFe2+的物质量数为6×0.03×25×10－3FeO的质量为6×0.03×25×10－3×71.85＝0.3233（g）换算成Fe2O3的质量＝159.7×6×0.03×25×10－3÷2＝0.3593（g）Al2O3的质量＝0.5－0.3593＝0.1407（g）试样中的FeO和Al2O3的质量分数分别为0.3233和0.14079-18解：2Cr2O72-+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2OI2+2S2O32-===2I-+S4O62-从反应的量比关系得：K2Cr2O7的物质量数是硫代硫酸钠的物质量数的6倍56m(K2Cr2O7)÷M(K2Cr2O7)=(cV)(K2Cr2O7)由此：c(K2Cr2O7)=0.1320mol·L-19-19解：HNO3的物质量数为：0.1×20×10－3＝2×10－3mol2HNO3∽3NO2∽3NO∽3NH3因此NH3的物质量数为：3/2×2×10－3mol＝3×10－3molNH3的质量为3×10－3×17＝0.051（g）百分含量为5.1％9-20解：剩余的碘的物质量为：1/2×0.1000×21.18×10-3反应：IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O剩余的IO3-的物质量数为：1/3×1/2×0.1000×21.1