第五章氧化还原反应 指出下列各物质分子式中画线元素的氧化数 O3, H202, BaO2, KO2, OF2, HCHO, IOs, K2PtCl6, K2CryO1, K2XeF6, N2 Ha, H2NOH, MnyOr 2.判断下列反应中哪些是氧化还原反应?指出氧化还原反应中的氧化剂和还原剂 (1)2HO2s=2H2O+O2 (6)SO2+12+2H20==H2SO4+2HI (2)2Cu+4Is= 2CuI+I2 (7)2A+6HCl 2AICI3+3H2 (3)303=302 (8)Hg12+2I= Hgl (4)2Cr04+2Hs= Cr20+H20(9)312+6NaOH- 5NaI+NaIO3+3H20 (5)SnCl2+HgCl2= Hg+SnCl (10)C02+2NaOH=Na2C03+H20 3.完成并配平下列在酸性溶液中所发生反应的方程式。 (1)Fe2+NO3 Fe +NOz (6)PH4+Cr20--P+Cr (2)H202+Cr=- Cr+O2 (7)Sn2+O2 (3)Na2S20x+12 Na2S,0s+Nal (8)As2S3+C103 CI+H2AsO4 +SO4 (4)Mn02+H -MnO4 +Mn (9)CuS+NO3 -Cu+So +NO (5) KMn0,+H- 02+H2SO--MnS0+K2S04 +O2 (10)Zn+NO3 Zn"+NH 4.完成并配平下列在碱性溶液中所发生反应的方程式 Al(OH), +NH3 (5)Cu0+NH---Cu+N2 2)NoH+Cu(OH)r-N2+Cu (6)Fe(OH)2+H2O-Fe (OH)3 (3)C10+Fe(OH)C1+Fe02 (7)Br2+I03—Br+I04 (4)CrO4 +CN--CN0 +Cr(OH) (8)MnO2(s)+H20--Mn04 5.有一电池 Pt,H2(50.7kPa)r(.50m01·L)|Sn(0.70mol·L),Sn2(0.50mol·L)|Pt (1)写出半电池反应;(2)写出电池反应:(3)计算电池的电动势 (4)当E=0时,保持p(H2)、c(H)不变的情况下,c(Sn2)/c(Sn)是多少? 6.求下列原电池的电动势,写出电池反应 (1)Zn|Zn2(0.010mol·L)Fe"(o.0010m01·L)|Fe 2)Zn|Zn2(0.10mo1·L)lCu2(0.010mol·L)|Cu (3)Pt|Fe(0.10m1·L),Fe(0.010m1·L)|CI(2.0mol·L)Cl2(p°),Pt (4)Fe|Fe2(0.010mo1·L)Ni2(0.10mol·L)|Ni 5)Ag|Ag(0.010mo1·L)|Ag(0.10mol·L)|Ag 7.将一未知电极电势的半电池与饱和甘汞电极组成一原电池,后者为负极。此原电池的电动 Copyright武汉理工大学应用化学系
1 Copyright 武汉理工大学应用化学系 第五章 氧化还原反应 1. 指出下列各物质分子式中画线元素的氧化数。 O3,H2O2,BaO2,KO2,OF2,HCHO,I2O5,K2PtCl6,K2Cr2O7,K2XeF6,N2H4,H2NOH,Mn2O7 2. 判断下列反应中哪些是氧化还原反应?指出氧化还原反应中的氧化剂和还原剂。 (1)2H2O2 2H2O+O2 (6)SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI (2)2Cu2++4I- 2CuI+I2 (7)2Al+6HCl 2AlCl3+3H2 (3)3O3 3O2 (8)HgI2+2I- HgI4 2- (4)2CrO4 2-+2H+ Cr2O7 2-+H2O (9)3I2+6NaOH ══ 5NaI+NaIO3+3H2O (5)SnCl2+HgCl2 Hg+SnCl4 (10)CO2+2NaOH Na2CO3+H2O 3. 完成并配平下列在酸性溶液中所发生反应的方程式。 (1)Fe2++NO3 - ———— Fe3++NO2 (6)PH4 + +Cr2O7 2- ———— P4+Cr3+ (2)H2O2+Cr2O7 2- ———— Cr3++O2 (7)Sn2++O2 ———— Sn4+ (3)Na2S2O3+I2 ———— Na2S4O6+NaI (8)As2S3+ClO3 - ———— Cl- +H2AsO4 - +SO4 2- (4)MnO4 2-+H+ ————MnO4 - +Mn2+ (9)CuS+NO3 - ————Cu2++SO4 2-+NO (5)KMnO4+H2O2+H2SO4————MnSO4+K2SO4+O2 (10)Zn+NO3 - ————Zn2++NH4 + 4. 完成并配平下列在碱性溶液中所发生反应的方程式。 (1)Al+NO3 - ———— Al(OH)4 - +NH3 (5)CuO+NH3————Cu+N2 (2)N0H4+Cu(OH)2————N2+Cu (6)Fe(OH)2+H2O2————Fe(OH)3 (3)ClO- +Fe(OH)3————Cl- +FeO4 2- (7)Br2+IO3 - ————Br- +IO4 - (4)CrO4 2-+CN- ————CNO- +Cr(OH)3 (8)MnO2(s)+H2O2————MnO4 2- 5. 有一电池： Pt,H2(50.7kPa)|H+ (0.50mol·L -1)║Sn4+(0.70mol·L -1),Sn2+(0.50mol·L -1)|Pt (1)写出半电池反应；(2)写出电池反应；(3)计算电池的电动势 E； (4)当 E=0 时，保持 p(H2)、c(H+ )不变的情况下，c(Sn2+)/c(Sn4+)是多少? 6. 求下列原电池的电动势，写出电池反应。 (1)Zn|Zn2+(0.010mol·L -1) ║Fe2+(0.0010mol·L -1)|Fe (2)Zn|Zn2+(0.10mol·L -1)║Cu2+(0.010mol·L -1)|Cu (3)Pt|Fe3+(0.10mol·L -1),Fe2+(0.010mol·L -1)║Cl- (2.0mol·L -1)|Cl2(p θ )，Pt (4)Fe|Fe2+(0.010mol·L -1)║Ni2+(0.10mol·L -1)|Ni (5)Ag|Ag+ (0.010mol·L -1)║Ag+ (0.10mol·L -1)|Ag 7. 将一未知电极电势的半电池与饱和甘汞电极组成一原电池，后者为负极。此原电池的电动
势为0.170V。试计算该半电池对标准氢电极的电极电势(已知饱和甘汞电极的电极电势为 0.2415V)。 8.在下列常见氧化剂中,如果使c(H)增加,哪一种的氧化性增强?哪一种不变? (1)Cl2;(2)Cr2O2,(3)Fe,(4)MnO 9.有下列电极反应: (1)Cu2+2e-u;(2)I2+2e-2I;(3)Cr2O2+14H+6e-2Cr+7H20 当方程式两边各离子浓度减少相同倍数时,电极电势如何变化? 10.计算25℃,p(O2)=101.325kPa时,在中性溶液中φ(O/OH)值 11.已知下列电极电势 Hg2 Cl2(s)+2e-2Hg(1)+2C1 o=0 Hg2Cl2(s)+2e-2Hg(1)+2CI;φ°=0 求CI(KC1)的浓度。 12.半电池(A)是由镍片浸在1.0mo1·L的Ni溶液中组成的:半电池(B)是由锌片浸在 1.0mo1的Zn2溶液中组成的,当将半电池(A)和(B)分别与标准氢电极联接组成原电池, 测得各电池的电极电势为 (A)Ni2+2e-Ni;|o°|=0.25 (B)Zn2+2e-Zn;|°|=0.76V 回答下列问题: (1)当半电池(A)和(B)分别与标准氢电极联接组成原电池时,发现金属电极溶解。试确定 各半电池的电极电势符号是“+”还是“-”。 (2)Ni、Ni、Zn、Zn2中,哪一种是最强的氧化剂? (3)当将金属镍放入1.0mo1Lzn2溶液中,能否有反应发生?将金属锌浸入1.0mol·LNi2 溶液中发生什么反应?写出反应方程式。 (4)Zn2与OH能反应生成Zn(OH)42。如果在半电池(B)中加入NaOH,问其电极电势是电变、 变小还是不变? (5)将半电池(A)、(B)组成原电池,何者为正极?电动势是多少? 13.某原电池中的一个半电池是由金属钴(Co)浸在1.0mo1·LCo溶液中组成的;另一半电池 则由铂(Pt)片浸入1.0mol·LC1的溶液中,并不断通入Cl2(p(Cl2)为101.325kPa)组成 实验测得电池的电动势为1.63V:钴电极为负极。已知φ°(Cl2/(1)=1.36V,回答下列问题: (1)写出电池反应方程式;(2)9°(Co/Co)为多少?(3)p(C12)增大时,电池的电动势将如何 变化?(4)当Co2浓度为0.010mo1·L,电池的电动势是多少? Copyright武汉理工大学应用化学系
2 Copyright 武汉理工大学应用化学系 势为 0.170V。试计算该半电池对标准氢电极的电极电势(已知饱和甘汞电极的电极电势为 0.2415V)。 8. 在下列常见氧化剂中，如果使 c(H+ )增加，哪一种的氧化性增强?哪一种不变? (1)Cl2;(2)Cr2O7 2-,(3)Fe3+,(4)MnO4 - 9. 有下列电极反应： (1)Cu2++2e- ══Cu ;(2)I2+2e- ══2I- ;(3)Cr2O7 2-+14H+ +6e- ══2Cr3++7H2O 当方程式两边各离子浓度减少相同倍数时，电极电势如何变化? 10. 计算 25℃，p(O2)=101.325kPa 时，在中性溶液中 φ(O2/OH- )值。 11. 已知下列电极电势： Hg2Cl2(s)+2e- ══2Hg(l)+2Cl- ; θ ϕ =0.268V Hg2Cl2(s)+2e- ══2Hg(l)+2Cl- ; θ ϕ =0.327V 求 Cl- (KCl)的浓度。 12. 半电池(A)是由镍片浸在 1.0mol·L -1的 Ni2+溶液中组成的：半电池(B)是由锌片浸在 1.0mol·L -1的 Zn2+溶液中组成的，当将半电池(A)和(B)分别与标准氢电极联接组成原电池， 测得各电池的电极电势为： (A)Ni2++2e- ══Ni;| θ ϕ |=0.25V (B)Zn2++2e- ══Zn;| θ ϕ |=0.76V 回答下列问题： (1)当半电池(A)和(B)分别与标准氢电极联接组成原电池时，发现金属电极溶解。试确定 各半电池的电极电势符号是“+”还是“-”。 (2)Ni、Ni2+ 、Zn、Zn2+中，哪一种是最强的氧化剂? (3)当将金属镍放入 1.0mol·L -1Zn2+溶液中，能否有反应发生?将金属锌浸入 1.0mol·L -1Ni2+ 溶液中发生什么反应?写出反应方程式。 (4)Zn2+与 OH- 能反应生成 Zn(OH) 4 2-。如果在半电池(B)中加入 NaOH，问其电极电势是电变、 变小还是不变? (5)将半电池(A)、(B)组成原电池，何者为正极?电动势是多少? 13. 某原电池中的一个半电池是由金属钴(Co)浸在 1.0mol·L -1Co2+溶液中组成的；另一半电池 则由铂(Pt)片浸入 1.0mol·L -1Cl- 的溶液中，并不断通入 Cl2(p(Cl2)为 101.325kPa)组成。 实验测得电池的电动势为 1.63V；钴电极为负极。已知 θ ϕ (Cl2/Cl- )=1.36V,回答下列问题： (1)写出电池反应方程式;(2) θ ϕ (Co2+/Co)为多少?(3)p(Cl2)增大时，电池的电动势将如何 变化?(4)当 Co2+浓度为 0.010mol·L -1，电池的电动势是多少?
14.计算由下列反应组成的原电池的标准电动势和反应的平衡常数。 (1)Hg +Hg--Hg2 (2)Fe"+I—Fe2+I2(s) 15.某原电池中的一个半电池是由金属银片浸在1.0m01·LAg溶液中组成的;另一半电池是 由银片浸在C(Br)为1.0mol·L的AgBr饱和溶液中组成的。后者为负极,测得电池电动 势为0.728V。计算φ(AgBr/Ag)和K(AgBr)。 16.已知下列标准电极电势: q°=0.337V;Cu 0°=0.159V (1)计算反应:Cu+u2=2Cu的平衡常数 (2)已知K°(CuC1)=1.2×10°,试计算反应:Cu+Cu2+2CI-2CuC(s)的平衡常数 17.根据标准电极电势,判断下列反应能否进行。 (1)Zn+MgCl2 5= Mg+znCl2 (2)I2+Sns= Sn+2I (3)2FeCl3+Pb 5= 2FeCl2+PbCl2(s) (4)3Br2+6OH Br +BrO3 +3H20 18.计算电对MnO/Mn2在c(MnO4)=0.10mo1,c(Mn2)=1.0mo1·L,以及c(H+)=0.10mol 时的电极电势。在这样的条件下MnO能否将C1、Br和I离子氧化?(假定溶液中CI、Br 和I的浓度均为1.0mo1·L) 19.已知某原电池的正极是氢电极(p(H)=101.325kPa),负极的电极电势是恒定的。当氢电极 中pH=4.008时,该电池的电动势是0.412V:如果氢电极中所用的溶液改为一未知c(H 的缓冲溶液,又重新测得原电池的电动势为0.427V。计算该缓冲溶液的H浓度和p值。 如该缓冲溶液中c(HA)=c(A)=1.0ml·L,求该弱酸HA的离解常数。 0.用H2和O2的有关半反应,设计一原电池,确定25℃时HO的K是多少? 21.计算下列反应E°、AG°、K°、和AG。 (1)Sn2(0.10mol·L)+Hg2(0.010mo1·L)s=Sn"(0.020mol·L)+Hg() (2)Cu+2Ag(0.010mo1·L)s=2Ag+Cu2(0.00mol·L (3)Cl2(g,10.1kPa)+2Ag(s) Copyright武汉理工大学应用化学系
3 Copyright 武汉理工大学应用化学系 14. 计算由下列反应组成的原电池的标准电动势和反应的平衡常数。 (1)Hg2++Hg══Hg2 2+ (2)Fe3++I- ══Fe2++ 2 1 I2(s) 15. 某原电池中的一个半电池是由金属银片浸在 1.0mol·L -1Ag+ 溶液中组成的；另一半电池是 由银片浸在 C(Br- )为 1.0mol·L -1的 AgBr 饱和溶液中组成的。后者为负极，测得电池电动 势为 0.728V。计算 θ ϕ (AgBr/Ag)和 θ Ksp (AgBr)。 16. 已知下列标准电极电势： Cu2++2e- ══Cu; θ ϕ =0.337V ；Cu2++e- ══Cu+ ; θ ϕ =0.159V (1)计算反应：Cu+Cu2+=2Cu+ 的平衡常数； (2)已知 θ Ksp (CuCl)=1.2×10-6，试计算反应：Cu+Cu2++2Cl- ══2CuCl(s)的平衡常数。 17. 根据标准电极电势，判断下列反应能否进行。 (1)Zn+MgCl2 Mg+ZnCl2 (2)I2+Sn2+ Sn4++2I- (3)2FeCl3+Pb 2FeCl2+PbCl2(s) (4)3Br2+6OH- 5Br- +BrO3 - +3H2O 18. 计算电对 MnO4 - /Mn2+在 c(MnO4 - )=0.10mol·L -1,c(Mn2+)=1.0mol·L -1 ，以及 c(H+)=0.10mol·L -1 时的电极电势。在这样的条件下 MnO4 - 能否将 Cl- 、Br- 和 I - 离子氧化?(假定溶液中 Cl- 、Br- 和 I - 的浓度均为 1.0mol·L -1) 19. 已知某原电池的正极是氢电极(p(H2)=101.325kPa)，负极的电极电势是恒定的。当氢电极 中 pH=4.008 时，该电池的电动势是 0.412V；如果氢电极中所用的溶液改为一未知 c(H+ ) 的缓冲溶液，又重新测得原电池的电动势为 0.427V。计算该缓冲溶液的 H + 浓度和 pH 值。 如该缓冲溶液中 c(HA)=c(A- )=1.0mol·L -1 ,求该弱酸 HA 的离解常数。 20. 用 H2和 O2的有关半反应，设计一原电池，确定 25℃时 H2O 的 θ Kw 是多少? 21. 计算下列反应 θ E 、 θ ∆G 、 θ K 、和 ∆G 。 (1)Sn2+(0.10mol·L -1)+Hg2+(0.010mol·L -1) Sn4+(0.020mol·L -1)+Hg(l) (2)Cu+2Ag+ (0.010mol·L -1) 2Ag+Cu2+(0.010mol·L -1) (3)Cl2(g,10.1kPa)+2Ag(s) ══2AgCl(s)
22.已知下列原电池 (a)TI TI' TI, TIP (b)T1TI T1, TI'lPt (c)TIITI'ITIITI 各离子浓度均为1.0mo1·L:p(T/T)=-0.34V,φ°(T1/T)=0.74V, φ°(T1/1)=1.28V。(1)写出各电池反应,并分别指出反应中转移的电子数:(2)求各电 池的标准电动势E°;(3)求各电池反应的△G°。 23.已知25℃时q(HgBr;/Hg)=0.21V,△G(Br,aq)=-104.0kJ·mol,计算aG?(HgBr,aq) 是多少? 24.已知下列电极反应在酸性溶液中的φ°值。 MnO4+4H+3e=MnO2(s)+2H20: Q=1. 695V Mn04+3e =MnO2(s): Q =0. 564V (1)画出锰元素在酸性溶液中从MnO—>MnO2(s)的电势图 (2)计算φ°(Mn04/MnO2)值 (3)MnO4能否歧化?写出相应的反应方程式。计算其△G°与K°值 25.根据有关配合物的稳定常数和有关电对φ°值,计算下列半反应的φ°值 (1)[Hg1]2+2es Hg+4I (2)Cu+2I +e s Cul2 (3)Fe(C204)3+== Fe(C204)3 26.已知下列电对的φ°,结合有关的φ°值,计算下列电对中配合物的稳定常数 (1)Cu(CN)2 +e s Cu+2CN: =-0 896V (2)Co(NH)6+es=Co(NH)“;g°=0.10v(已知Co(NH)62)的β=1051 27.已知Fe(bipy)32的B=10245,Fe(bipy)3的B=101425 (1)求o(Fe(bipy)3/Fe(bipy)32),其它数据查附表: (2)将Cl2(g)通入Fe(bipy)32溶液中,Cl2能否将其氧化?试写出反应方程式,并求25℃时该 反应的平衡常数K° 3)若溶液中Fe(bipy)32的浓度为0.20mol·L,所通Cl2的压力始终保持101.325kPa,求 平衡时溶液中各离子浓度。 习题答案 5.(3)E=0167V:(4)c(Sn2)Sn)=32×103 7.0412v Copyright武汉理工大学应用化学系
4 Copyright 武汉理工大学应用化学系 22. 已知下列原电池： (a)Tl|Tl+ ‖Tl3+,Tl+ |Pt (b)Tl|Tl3+‖Tl3+,Tl+ |Pt (c)Tl|Tl+ ‖Tl3+|Tl 各离子浓度均为 1.0mol · L -1 ； θ ϕ (Tl+ /Tl)=-0.34V ， θ ϕ (Tl3+/Tl)=0.74V, θ ϕ (Tl3+/Tl+ )=1.28V。(1)写出各电池反应，并分别指出反应中转移的电子数；(2)求各电 池的标准电动势 θ E ；(3)求各电池反应的 θ ∆G 。 23. 已知 25℃时 θ ϕ (HgBr4 2-/Hg)=0.21V, θ ∆Gf (Br- ,aq)=-104.0kJ·mol-1，计算 θ ∆Gf (HgBr4 2- ，aq) 是多少? 24. 已知下列电极反应在酸性溶液中的 θ ϕ 值。 MnO4 - +4H+ +3e- =MnO2(s)+2H2O； θ ϕ =1.695V MnO4 - +3e- =MnO2(s)； θ ϕ =0.564V (1)画出锰元素在酸性溶液中从 MnO4 - MnO2(s)的电势图； (2)计算 θ ϕ (MnO4 - /MnO2)值； (3)MnO4 - 能否歧化?写出相应的反应方程式。计算其 θ ∆G 与 θ K 值。 25. 根据有关配合物的稳定常数和有关电对 θ ϕ 值，计算下列半反应的 θ ϕ 值。 (1)[HgI4] 2-+2e- Hg+4I- (2)Cu2++2I- +e- CuI2 - (3)Fe(C2O4) 3 3-+e- Fe(C2O4) 3 4- 26. 已知下列电对的 θ ϕ ，结合有关的 θ ϕ 值，计算下列电对中配合物的稳定常数。 (1)Cu(CN)2 - +e- Cu+2CN- ; θ ϕ =-0.896V (2)Co(NH3)6 3++e- Co(NH3) 6 2+ ; θ ϕ =0.10V(已知 Co(NH3) 6 2+)的β6=105.11 27. 已知 Fe(bipy)3 2+的β3=1017.45 ，Fe(bipy)3 3+的β3=1014.25 ， (1)求 θ ϕ (Fe(bipy)3+3/Fe(bipy)3 2+),其它数据查附表； (2)将 Cl2(g)通入 Fe(bipy)3 2+溶液中，Cl2能否将其氧化?试写出反应方程式,并求 25℃时该 反应的平衡常数 θ K 。 (3)若溶液中 Fe(bipy) 3 2+的浓度为 0.20mol·L -1，所通 Cl2的压力始终保持 101.325kPa,求 平衡时溶液中各离子浓度。 习题答案 5. （3）E=0.167V； (4)c(Sn2+)/(Sn4+)=3.2×105 7. 0.412V
10.0.815V 11. 0.10 molL-I 12.(5)0.51V 13.(2)=(CoCo)=-0.27V;(4)E=1.69V 14.(1)E=0.127V;K°=1.40×102, (2)E"=0236V:K°=98×103 15.φ(AgBr/Ag)=007V,K甲=50×1013 16.(1)9.7×103:(2)6.7×105 8.g°( MnO:/Mn2)=140V 19.K"(HA=1.8×10 3.-375. K].mor-l (2)(MnO4 )MnO2F226V (3)△Gm=-327 KJmol,K=20×1037 26.(1)1.0×102;(2)4.0×1034 7.(1)0.9V:(2)KA=3.3×103 (3)c[Fe(bipy )3=7.0x10 molL Copyright武汉理工大学应用化学系
5 Copyright 武汉理工大学应用化学系 10. 0.815V 11. 0.10 mol·L-1 12. (5)0.51V 13. (2) θ ϕ ＝(Co2+/Co)=-0.27V； (4)E=1.69V 14. (1) Eθ =0.127V； K θ =1.40×102 ; (2) Eθ =0.236V； K θ =9.8×103 15. θ ϕ (AgBr/Ag)=0.071V，Ksp θ =5.0×10-13 16. (1)9.7×10-7 ；(2) 6.7×105 18. θ ϕ (MnO4 - /Mn2+)=1.40V 19. K θ (HA)=1.8×10-4 23. －375.5 KJ·mol-1 24. (2) θ ϕ (MnO4 2-)/MnO2)=2.26V (3) θ ∆Gm =－327KJ·mol-1 , K θ =2.0×1057 26. (1)1.0×1024 ；(2)4.0×1034 27. (1)0.9V；(2) KÅ =3.3×103 ； (3)c[Fe(bipy)3 2+]=7.0×10-9mol·L-1