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原电池和氧化还原反应1 用离子电子法配平下列反应式：（1） PbO2+ Cl Pb+ Cl2 （酸性介质）（2） Br2 BrO+Br （酸性介质）（3） HgS+2NO+Cl HgCl+2NO （碱性介质）（4） CrO+HSnO HSnO+CrO （碱性介质）（5） CuS +CN+OH Cu(CN)+NCO+S （碱性介质）解：（1）PbO2+2Cl-+4H+=Pb2+Cl2+2H2O （2）3Br2+3H2O=BrO3-+5Br-+6H+ （3）HgS+2NO3-+4Cl-+4H+=HgCl42-+2NO2+S+2H2O （4）2CrO42-+3HSnO2-+H2O=2CrO2-+3HSnO3-+2OH-（5）2CuS +9CN+2OH =2Cu(CN)+NCO+2S+H2O2 用离子电子法配平下列电极反应：（1）MnOMnO2 （碱性介质）（2）CrOCr(OH)3 （碱性介质）（3）H2O2H2O （酸性介质）（4）H3AsO4H3AsO3 （酸性介质）（5）O2H2O2(aq) （酸性介质）解：（1）MnO4-+2H2O+3e-=MnO2+4OH- （2）CrO42-+4H2O+3e-=Cr(OH)3+5OH- （3）H2O2+2e-=2OH- （4）H3AsO4+2H+2e-=H3AsO3+H2O （5）O2+2H+2e-=H2O23 现有下列物质：KMnO4, K2Cr2O7, CuCl2, FeCl2, I2, Br2, Cl2, F2在一定条件下它们都能作为氧化剂，试根据电极电势表，把这些物质按氧化本领的大小排列成顺序，并写出它们在酸性介质中的还原产物。解：在酸性介质中，KMnO4,K2Cr2O7,CuCl2,FeCl3,I2,Br2,Cl2,F2作为氧化剂，其还原产物分别为（离子）Mn2+,Cr3+,Cu,Fe2+,I-,Br-,Cl-,F-，jq值越大，氧化能力越强，依据电极电势表，得氧化能力从大到小依次排列为 F2MnO4-Cl2Cr2O72-Br2(aq)Fe3+I2Cu2+4 现有下列物质：FeCl2, SnCl2, H2, KI, Li, Mg, Al, 它们都能作为还原剂，试根据标准电极电势表，把这些物质按还原本领的大小排列成顺序，并写出它们在酸性介质中的氧化产物。解：jq值越小，还原本领越强。在酸性介质中，Fe2+,Sn2+,H2,I-,Li,Mg,Al分别被氧化为Fe3+,Sn4+,H+,I2,Li+,Mg2+,Al3+，依据电极电势，得还原能力从大到小依次排列为 LiMgAlH2Sn2+I-Fe2+ 5 就下面的电池反应，用电池符号表示之，并求出298K时的E和rG值。说明反应能否从左至右自发进行。（1）Cu(s) +Cl2(1.013105Pa) Cu( 1moldm-3)+Cl( 1moldm-3)（2）Cu(s) +2H+( 0.01moldm-3) Cu( 0.1moldm-3)+H2 (0.91.013105Pa)解：（1） 一般情况下，在稀溶液中cg a g = 1 即 aCl2 =1, aCu2+ = 1 , aCl-=1 E = Eq = jqCl2/Cl- jqCu2+/Cu = 1.35950.5210.8385v rG = ZEF = 10.828596500=80.92KJ/mol 即反应能自左向右进行。 （2） 即 aH+ = 0.01 aCu2+ = 0.1 aH2 = 0.9 E = jqH+/H2 jqCu2+/Cu + = 00.5210.08740.6084v rG = ZEF = 2（）0.608496500117.42KJ/mol 该反应从左到右不能自发进行。6 已知电对 Ag+ +e Ag, =+0.799V, Ag2C2O4的溶度积为：3.510。求算电对Ag2C2O4+2e 2Ag+C2O的标准电极电势。解：电对Ag2C2O4 + 2e- 2Ag + C2O42- 的标准电极电势，即指aC2O42- = 1时,jAg+/Ag的值。由此可知 7 MnO离子的歧化反应能否自发进行？已知电对的标准电极电势为： = 0.56， =2.26V写出反应及电池符号。解：若能发生歧化反应，反应的方程式为3MnO42-+2H2O = 2MnO4- + MnO2 +4OH-Eq = jq+ jq- = = 2.260.561.70V歧化反应能正常进行。电池符号为：（） Pt , MnO4- , MnO42- | OH- | MnO42- , MnO2 , Pt （）8. 今有一种含有Cl-,Br-,I-三种离子的混合溶液，欲使I-氧化为I2，而又不使Br- ,Cl-氧化。在常用的氧化剂Fe2(SO4)3和KMnO4中，选择哪一种能符合上述要求。解： jq / V I2+2e- = 2I- 0.5355 Fe3+e- = Fe2+ 0.771 Br2(aq)+2e- = 2Br- 1.087 Cl2+2e- = 2Cl- 1.360 MnO4-+8H+5e- = Mn2+ +4H2O 1.51 由于MnO4-在酸性介质中的氧化能力太强，Cl- , Br- , I-都可被氧化，而Fe3+的氧化能力一般化，只能氧化I-，不能氧化Cl- , Br-，依题意，应选择Fe2(SO4)9 已知电对H3AsO3 + H2O H3AsO4 + 2H+ + 2e-,= +0.559V; 电对3I- = I+2e,=0.535V。算出下列反应的平衡常数： H3AsO3 + I + H2O = H3AsO4 + 3I- + 2H+如果溶液的Ph=7，反应朝什么方向进行？如果溶液的H+=6moldm-3，反应朝什么方向进行？解：rGqm = ZEqF = 2（0.5590.535）965004632 J / molrGqm = RTlnKq Kq = 6.48若溶液的pH =7，其他条件 不变，即aH+ = 10-7rG = ZEF 0 反应不能朝正方向进行。10 已知在碱性介质中= -1.82V； = -1.18V计算电对P4-PH3的标准电极电势，并判断P4是否能发生岐化反应。解： H3PO2-P4PH3依据元素电势图，得 = 0.9667V由于 0，该过程自发。实际上，H2由高浓度向低浓度扩散，本身就是一自发过程，从而也就验证了上述计算。13 含有铜和镍的酸性水溶液，其浓度分别为Cu2+=0.015moldm-3，Ni2+=0.23moldm-3，H+=0.72moldm-3，最先放电析出的是哪种物质，最难析出的是哪种物质？解 ：Cu2+ + 2e- Cu Ni2+ + 2e- Ni H+ +e- H2(g) 电极电势越高，氧化能力越强，越容易析出，照理论计算结果可看出，Cu最先析出。14 试计算下列反应的标准摩尔自由能变化rG(a) MnO2 + 4H+ + 2BrMn2+ + 2H2O + Br2(b) Br2 + HNO2 + H2O2Br + NO + 3H+ (c) I2 + Sn2+ 2 I + Sn4+(d) NO +3H+ +2Fe2+2Fe3+ +HNO2 + H2O(e) Cl2 + 2Br Br2 +2Cl解： (a) MnO2 + 4H+ + 2eMn2+ + 2H2O =1.23V2Br2e Br2 =1.0652VE=0.1648VrG= nEF= 31.806kJmol (b) Br2 + 2e2Br =1.065VHNO2 + H2O2e NO + 3H+ =0.94VE=0.125VrG= nEF= 24.125kJmol (c)I2 + 2e2 I =0.5355V Sn2+ 2e Sn4+ =0.15VE=0.3855VrG= nEF= 74.407kJmol (d) 2Fe2+ 2e2Fe3+ =0.771VHNO2 + H2O2e NO + 3H+ =0.94VE=0.169VrG= nEF= 32.617kJmol(e) Cl2 + 2e 2Cl =1.36V2Br2e Br2 =1.065VE=0.295VrG= nEF= 56.935kJmol15已知下列在碱性介质中的标准电极电势： CrO(aq) + 4H2O(l) + 3e Cr(OH)3(s) + 5OH(aq) = -0.11V Cu(NH3)+ (aq) + e Cu(s) + 2 NH3(aq) = -0.10V 试计算用H2还原CrO和Cu(NH3)+时的，rG和K。并说明这两个系列的虽然近似，但rG和K却相差很大的原因？解： CrO：G= +31.8kJmol；K=2.710 Cu(NH3)+：G= +11.6kJmol；K=9.31016 对于298K时Sn2+和Pb2+与其粉末金属平衡的溶液，在低离子强度的溶液中Sn2+/ Pb2+=2.98，已知= -0.126V，。解 ：Sn + Pb2+Sn2+ + Pb K=Sn2+/ Pb2+=2.98 lg K= = = x = 0.14V= 0.14V。17在298K时反应Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+的平衡常数为0.531。已知= +0.770V，计算。解：lg K= = = x = 0.786V= 0.786V18 粗铜片中常含杂质Zn,Pb,Fe,Ag等，将粗铜作阳极，纯铜作阴极，进行电解炼，可以得到纯度为99.99%的铜，试用电极电势说明这四种杂质是怎样和铜分离的。解： Cu2+ + 2e- Cu 电极电势比较大，rG则比较小，所以进行的彻底。19 在含有CdSO4溶液的电解池的两个极上加外电压，并测得相应的电流。所得数据如下：E/V0.5 1.0 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 3.0 I/A0.002 0.0004 0.007 0.008 0.028 0.069 0.110 0.192 试在坐标纸上作图，并求出分解电压。解： 得出E=3.0V20在一铜电解试验中，所给电流强度为5000A，电流效率为94.5%，问经过3h（小时）后，能得电解铜多少kg（千克）？解 I= q=I t = 500094.5%33600=5.01310（库仑）Cu + 2e = Cu 2 645.01310 mm = 1.6310（千克）
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