Copyright武汉理工大学应用化学系 1 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)2Cu 2+ +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)Fe 2+ +NO3 - ———— Fe 3+ +NO2　 (6)PH4 + +Cr2O7 2- ———— P4+Cr 3+ 　　 (2)H2O2+Cr2O7 2- ———— Cr 3+ +O2　 (7)Sn 2+ +O2 ———— Sn 4+ 　　 (3)Na2S2O3+I2 ———— Na2S4O6+NaI　 (8)As2S3+ClO3 - ———— Cl - +H2AsO4 - +SO4 2- (4)MnO4 2- +H + ————MnO4 - +Mn 2+ 　　 (9)CuS+NO3 - ————Cu 2+ +SO4 2- +NO (5)KMnO4+H2O2+H2SO4————MnSO4+K2SO4+O2　 (10)Zn+NO3 - ————Zn 2+ +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 )║Sn 4+ (0.70mol·L -1 ),Sn 2+ (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(Sn 2+ )/c(Sn 4+ )是多少? 6. 求下列原电池的电动势，写出电池反应。　 (1)Zn|Zn 2+ (0.010mol·L -1 ) ║Fe 2+ (0.0010mol·L -1 )|Fe (2)Zn|Zn 2+ (0.10mol·L -1 )║Cu 2+ (0.010mol·L -1 )|Cu　 (3)Pt|Fe 3+ (0.10mol·L -1 ),Fe 2+ (0.010mol·L -1 )║Cl - (2.0mol·L -1 )|Cl2(p θ )，Pt　 (4)Fe|Fe 2+ (0.010mol·L -1 )║Ni 2+ (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 Copyright武汉理工大学应用化学系 2 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)Fe 3+ ,(4)MnO4 - 　　 9. 有下列电极反应：　 (1)Cu 2+ +2e - ══Cu　;(2)I2+2e - ══2I - 　;(3)Cr2O7 2- +14H + +6e - ══2Cr 3+ +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 ? =0.268V　 Hg2Cl2(s)+2e - ══2Hg(l)+2Cl - ;　 θ ? =0.327V　 求Cl - (KCl)的浓度。　 12. 半电池(A)是由镍片浸在1.0mol·L -1 的Ni 2+ 溶液中组成的：半电池(B)是由锌片浸在 1.0mol·L -1 的Zn 2+ 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)Ni 2+ +2e - ══Ni;| θ ? |=0.25V (B)Zn 2+ +2e - ══Zn;| θ ? |=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 2+ 、Zn、Zn 2+ 中，哪一种是最强的氧化剂?　 (3)当将金属镍放入1.0mol·L -1 Zn 2+ 溶液中，能否有反应发生?将金属锌浸入1.0mol·L -1 Ni 2+ 溶液中发生什么反应?写出反应方程式。　 (4)Zn 2+ 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 -1 Co 2+ 溶液中组成的；另一半电池 则由铂(Pt)片浸入1.0mol·L -1 Cl - 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 ? (Cl2/Cl - )=1.36V,回答下列问题： (1)写出电池反应方程式;(2) θ ? (Co 2+ /Co)为多少?(3)p(Cl2)增大时，电池的电动势将如何 变化?(4)当Co 2+ 浓度为0.010mol·L -1 ，电池的电动势是多少?　 　　 Copyright武汉理工大学应用化学系 3 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 2+ +Hg══Hg2 2+ (2)Fe 3+ +I - ══Fe 2+ + 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 -1 Ag + 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 ? (AgBr/Ag)和 θ sp K (AgBr)。　 16. 已知下列标准电极电势：　 Cu 2+ +2e - ══Cu; θ ? =0.337V ；Cu 2+ +e - ══Cu + ; θ ? =0.159V 　 (1)计算反应：Cu+Cu 2+ =2Cu + 的平衡常数；　 (2)已知 θ sp K (CuCl)=1.2×10 -6 ，试计算反应：Cu+Cu 2+ +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+Sn 2+ Sn 4+ +2I - 　 (3)2FeCl3+Pb 2FeCl2+PbCl2(s)　 (4)3Br2+6OH - 5Br - +BrO3 - +3H2O　 18. 计算电对MnO4 - /Mn 2+ 在c(MnO4 - )=0.10mol·L -1 ,c(Mn 2+ )=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 w K是多少? 21. 计算下列反应 θ E、 θ ?G、 θ K、和G?。　 (1)Sn 2+ (0.10mol·L -1 )+Hg 2+ (0.010mol·L -1 ) Sn 4+ (0.020mol·L -1 )+Hg(l)　 (2)Cu+2Ag + (0.010mol·L -1 ) 2Ag+Cu 2+ (0.010mol·L -1 )　 (3)Cl2(g,10.1kPa)+2Ag(s) ══2AgCl(s)　 Copyright武汉理工大学应用化学系 4 22. 已知下列原电池：　 (a)Tl|Tl + ‖Tl 3+ ,Tl + |Pt　 (b)Tl|Tl 3+ ‖Tl 3+ ,Tl + |Pt　 (c)Tl|Tl + ‖Tl 3+ |Tl　 各离子浓度均为1.0mol·L -1 ； θ ? (Tl + /Tl)=-0.34V， θ ? (Tl 3+ /Tl)=0.74V, θ ? (Tl 3+ /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 ? (HgBr4 2- /Hg)=0.21V, θ ? f G (Br - ,aq)=-104.0kJ·mol -1 ，计算 θ ? f G (HgBr4 2- ，aq) 是多少?　 24. 已知下列电极反应在酸性溶液中的 θ ?值。　 MnO4 - +4H + +3e - =MnO2(s)+2H2O； θ ? =1.695V　 MnO4 - +3e - =MnO2(s)； θ ? =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 ? (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 ?值，计算下列半反应的 θ ?值。 (1)[HgI4] 2- +2e - Hg+4I - 　 (2)Cu 2+ +2I - +e - CuI2 - 　 (3)Fe(C2O4) 3 3- +e - Fe(C2O4) 3 4- 　 26. 已知下列电对的 θ ?，结合有关的 θ ?值，计算下列电对中配合物的稳定常数。　 (1)Cu(CN)2 - +e - Cu+2CN - ; θ ? =-0.896V　 (2)Co(NH3)6 3+ +e - Co(NH3) 6 2+ ; θ ? =0.10V(已知Co(NH3) 6 2+ )的β6=10 5.11 27. 已知Fe(bipy)3 2+ 的β3=10 17.45 ，Fe(bipy)3 3+ 的β3=10 14.25 ， (1)求 θ ? (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(Sn 2+ )/(Sn 4+ )=3.2×10 5 7. 0.412V Copyright武汉理工大学应用化学系 5 10. 0.815V 11. 0.10 mol·L -1 12. (5)0.51V 13. (2) θ ?＝(Co 2+ /Co)=-0.27V； (4)E=1.69V 14. (1) E θ =0.127V； θ K =1.40×10 2 ; (2) E θ =0.236V； θ K =9.8×10 3 15. θ ? (AgBr/Ag)=0.071V，Ksp θ =5.0×10 -13 16. (1)9.7×10 -7 ；(2) 6.7×10 5 18. θ ? (MnO4 - /Mn 2+ )=1.40V 19. θ K (HA)=1.8×10 -4 23. －375.5 KJ·mol -1 24. (2) θ ? (MnO4 2- )/MnO2)=2.26V (3) θ m G? =－327KJ·mol -1 , θ K =2.0×10 57 26. (1)1.0×10 24 ；(2)4.0×10 34 27. (1)0.9V；(2) K? =3.3×10 3 ； (3)c[Fe(bipy)3 2+ ]=7.0×10 -9 mol·L -1