1、第五章第五章 氧化还原反应氧化还原反应作作 业业参参 考考 答答 案案【第【第2题题(P120)】用氧化数法或离子电子法配平下列方用氧化数法或离子电子法配平下列方程式：程式：(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O(7) MnO4-+H2O2+H+Mn2+O2+H2O 【解法一：氧化数法】【解法一：氧化数法】标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数确定氧化数增加或减少的数值（可采用确定氧化数增加或减少的数值（可采用“线桥线桥”来表示）来表示）乘以相应系数，使增、减氧化数相等乘以相应系数，使增、减氧化数相等(2) K2C
2、r2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O Cr2(SO4)3+3 K2Cr2O7+6+3-20H2S+H2SO4K2SO4 +S氧化数降低氧化数降低 32氧化数升高氧化数升高 233K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O+H2O配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。 (7) MnO4- + H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O Mn2+ + 5 MnO4- +7+2-10H2O2+ H+ O2 氧化数降低氧化数降低 5氧化数升高氧化数升高 1255+ H2O222标出
3、被氧化和被还原的元素原子的氧化数标出被氧化和被还原的元素原子的氧化数确定氧化数增加或减少的数值（可采用确定氧化数增加或减少的数值（可采用“线桥线桥”来表示）来表示）乘以相应系数，使增、减氧化数相等乘以相应系数，使增、减氧化数相等配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。配平反应前后氧化数未发生变化的原子数。 2MnO4- + 5H2O2 + 2Mn2+ + 5O26H+ 8H2O【解法二：离子电子法】【解法二：离子电子法】(2) K2Cr2O7+H2S+H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+S+H2O将反应物和产物以离子形式写出将反应物和产物以离子形式写出: Cr2O72- + H2S + H
4、+ Cr3+ + S + H2O 将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧化反应，另一个发生还原反应：化反应，另一个发生还原反应： H2S S Cr2O72- + H+ Cr3+ + H2O 分别配平两个半反应：分别配平两个半反应：H2S - 2e- S + 2H+ Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O 确定两个半反应得、失电子数的最小公倍数，将确定两个半反应得、失电子数的最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应系数，使其得、失电子数两个半反应分别乘以相应系数，使其得、失电子数相等，再将两个半反应合并为一个配平的氧化还原相等，再
5、将两个半反应合并为一个配平的氧化还原反应的离子方程式，最后改写成化学方程式。反应的离子方程式，最后改写成化学方程式。 Cr2O72- + 3H2S + 8H+ = 2Cr3+ + 3S + 7H2O3H2S - 6e- 3S + 6H+ (2e-3=6e-)Cr2O72-+14H+6e-2Cr3+7H2O (6e-1=6e-) +) K2Cr2O7+3H2S+4H2SO4=K2SO4+Cr2(SO4)3+3S+7H2O (7) MnO4- + H2O2 + H+ Mn2+ + O2 + H2O 将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧将氧化还原反应分为两个半反应，一个发生氧化反应，另一个发生还
6、原反应：化反应，另一个发生还原反应： H2O2 O2 MnO4- + H+ Mn2+ + H2O 分别配平两个半反应：分别配平两个半反应： H2O2 - 2e- O2 + 2H+ MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O 确定两个半反应的得、失电子数相等，再将两个确定两个半反应的得、失电子数相等，再将两个半反应合并即可。半反应合并即可。 5H2O2 -10e-5O2+10H+ (2e-5=10e-)2MnO4-+16H+10e-2Mn2+8H2O (5e-2=10e-) +) 2MnO4-+5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2+8H2O【第【第14题题(P121
7、)】对照电极电势表：对照电极电势表：(1) 选择一种合适的氧化剂，它能使选择一种合适的氧化剂，它能使Sn2+变成变成Sn4+，Fe2+变成变成Fe3+，但不能使，但不能使Cl-变成变成Cl2 。(2) 选择一种合适的还原剂，它能使选择一种合适的还原剂，它能使Cu2+变成变成Cu，Ag+变成变成Ag，但不能使，但不能使Fe2+变成变成Fe 。【解】【解】查表得查表得P459附录十四得各电对的电极电势：附录十四得各电对的电极电势：电极电对电极电对Sn4+/Sn2+Fe3+/Fe2+Cl2/Cl-电极电势电极电势/V0.1540.7711.36电极电对电极电对Cu2+/CuAg+/AgFe2+/Fe
8、电极电势电极电势/V0.3370.799-0.440(1) 所选择的氧化剂，其相应的电极电势必须大于所选择的氧化剂，其相应的电极电势必须大于Sn4+/Sn2+= 0.154V和和Fe3+/Fe2+ = 0.771V ，但必，但必须小于须小于Cl2/Cl- = 1.36V 。根据。根据P459附录十四可附录十四可查得：查得：NO3-/NO2 = 0.80V ，NO3-/HNO2 = 0.94V ，NO3-/NO = 0.96V ， HNO2 / NO= 1.00V ， Br2/Br-= 1.07V，ClO4-/ClO3 = 1.19V ， O2/H2O = 1.229V，MnO2/Mn2+ =
9、1.23V ，等。，等。可见，可见，HNO3、HNO2、Br2、HClO4、O2和和MnO2等均能使等均能使Sn2+变成变成Sn4+，Fe2+变成变成Fe3+，但不能使但不能使Cl-变成变成Cl2 。 (2) 所选择的还原剂，其相应的电极电势必须小于所选择的还原剂，其相应的电极电势必须小于Cu2+/Cu = 0.337V和和Ag+/Ag = 0.799V ，但必须，但必须大于大于Fe2+/Fe = -0.440V 。根据。根据P459附录十四可附录十四可查得：查得： SO42-/H2SO3= 0.17V ， Sn4+/Sn2+= 0.154V ，S/H2S = 0.141V，H+/H2= 0.
10、0000V ， 等。可见，等。可见，H2SO3、Sn2+、H2S和和H2等均能使等均能使Cu2+变成变成Cu，Ag+变成变成Ag，但不能使，但不能使Fe2+变成变成Fe 。【第【第16题题(P121)】利用电极电势表，计算下列反应在利用电极电势表，计算下列反应在298K时的时的rG ： (1) Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2， (2) I2 + Sn2+ = 2I- + Sn4+ (3) MnO2 + 4H+ + 2Cl- = Mn2+ + Cl2 + 2H2O【解】【解】查查P459附录十四得各电对的电极电势：附录十四得各电对的电极电势：电极电对电极电对Sn4+/Sn2+Br
11、2/Br-Cl2/Cl-电极电势电极电势/V0.1541.071.36电极电对电极电对I2/I-MnO2/Mn2+电极电势电极电势/V0.53451.23(1) Cl2 + 2Br- = 2Cl- + Br2 正极反应：正极反应：Cl2 + 2e- = 2Cl- 负极反应：负极反应： 2Br- - 2e- = Br2则原电池的电动势：则原电池的电动势：E = Cl2/Cl- Br2/Br- = 1.36- 1.07 = 0.29V rG = - zFE = -296500Cmol-10.29V = -55970J mol-1 = -55.97 kJ mol-1 0(2) I2 + Sn2+ =
12、 2I- + Sn4+ 正极反应：正极反应：I2 + 2e- = 2I- 负极反应：负极反应： Sn4+ - 2e- = Sn4+ 则原电池的电动势：则原电池的电动势：E = I2/I- Sn4+/Sn2+ = 0.5345 - 0.154 = 0.3805V rG = - zFE = -296500Cmol-10.3805V = -73437J mol-1 = -73.44 kJ mol-1 0【第【第19题题(P122)】过量的铁屑置于过量的铁屑置于0.050molL-1Cd2+溶液中，平衡后溶液中，平衡后Cd2+的浓度是多少的浓度是多少?【解】【解】 P459附录十四得：附录十四得：Fe
13、2+/Fe= -0.440V， Cd2+/Cd = -0.403V根据题意，该氧化还原反应为：根据题意，该氧化还原反应为： Cd2+ + Fe Cd + Fe2+其正极反应为：其正极反应为：Cd2+ + 2e- Cd 负极反应为：负极反应为：Fe - 2e- Fe2+则原电池的电动势：则原电池的电动势：E = Cd2+/Cd - Fe2+/Fe = -0.403V (-0.440V) = 0.037 VlgK = zE /0.0592 = 2 0.037 / 0.0592 = 1.25K = 17.783Cd2+ + Fe Cd + Fe2+初始浓度初始浓度/molL-1 0.050 0平衡平
14、衡浓度浓度/molL-1 0.050-x xK =Fe2+Cd2+=x0.050-x= 17.783解之得：解之得：x = 4.7310-2 molL-1 则：平衡后则：平衡后Cd2+的浓度为的浓度为 0.050- 4.7310-2 = 2.710-3 molL-1 【第【第21题题(P122)】如果下列原电池的电动势为如果下列原电池的电动势为0.500V (298K)：Pt, H2(100kPa) | H+(? molL-1) Cu2+(1.0 molL-1) | Cu则溶液的则溶液的 H+浓度应是多少浓度应是多少?【解】【解】 P459附录十四得：附录十四得：Cu2+/Cu= 0.337
15、V， H+/H2 = 0.0000V根据题意，该原电池的电动势：根据题意，该原电池的电动势：E = Cu2+/Cu - H+/H2 = 0.337V -H+/H2 = 0.500 V则：则：H+/H2 = - 0.163 V 对于电极反应对于电极反应2H+ + 2 e- H2，根据能斯，根据能斯特方程有：特方程有：H+/H2 = H+/H2 -0.05922lgpH2/pc2H+= 0.0000 -0.05922lg1c2H+= - 0.163 V解之得：解之得： cH+ = 1.7610-3 molL-1 即：溶液的即：溶液的 H+浓度应是浓度应是1.7610-3 molL-1 。【第【第2
16、3题题(P122)】已知已知Ag+/Ag=0.799 V，Ksp(AgBr) = 7.710-13。求下列电极反应的。求下列电极反应的： AgBr + e- Ag + Br -AgBr Ag+ +Br - ，Ksp= Ag+Br - = 7.710-13【解】【解】当当Br - = 1.0molL-1时时而而Ag+ + e- Ag Ag+/Ag0.799V AgBr/Ag = Ag+/Ag - 0.0592lg(1/Ksp) = 0.799 - 0.0592lg(7.710-13)-1 = 0.082 VAg+=Ksp/Br -=Ksp相当于非标准状态时相当于非标准状态时的的Ag+/Ag，此时
17、，此时cAg+与与cBr 有关。有关。【第【第24题题(P122)】某根据电极电势解释下列现象：某根据电极电势解释下列现象：(1) 金属铁能置换金属铁能置换Cu2+，而，而Fe3+溶液又能溶解铜。溶液又能溶解铜。(2) H2S溶液久置会变混浊。溶液久置会变混浊。(3) H2O2溶液不稳定，易分解。溶液不稳定，易分解。(4) 分别用分别用NaNO3溶液和稀溶液和稀H2SO4溶液均不能把溶液均不能把Fe2+氧化，但两者混合后就可将氧化，但两者混合后就可将Fe2+氧化。氧化。(5) Ag不能置换不能置换1 molL-1 HCl中的氢，但可置换中的氢，但可置换1 molL-1 HI中的氢。中的氢。【解
18、释】【解释】根据根据对角线关系对角线关系，将各标准电极电势，将各标准电极电势按按由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方的物质发生反应。的物质发生反应。(1) 金属铁能置换金属铁能置换Cu2+，而，而Fe3+溶液又能溶解铜。溶液又能溶解铜。反应方向：反应方向：Cu2+ +FeCu+Fe2+ (金属铁置换金属铁置换Cu2+) 2Fe3+ +Cu2Fe2+ +Cu2+ (Fe3+溶液溶解铜溶液溶解铜)Fe2+ + 2e- - Fe Fe2+/ /Fe= - 0.440V Cu2+ + 2e- - Cu Cu2+/ /Cu= 0.337VFe3+ +
19、e- - Fe2+ Fe3+ / /Fe2+ = 0.771V【解释】【解释】根据根据对角线关系对角线关系，将各标准电极电势，将各标准电极电势按按由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方由小到大排列后，电势表左下方的物质能和右上方的物质发生反应。的物质发生反应。(2) H2S溶液久置会变混浊。溶液久置会变混浊。S+2H+2e- - H2S S/ /H2S= 0.141V O2+4H+4e- - 2H2O O2/ /H2O = 1.229V反应方向：反应方向：O2+ 2H2S 2H2O + 2S（白色沉淀）（白色沉淀） 因此，因此，H2S溶液久置会被空气中的溶液久置会被空气中的O2所氧化，生
20、所氧化，生成白色的成白色的S沉淀而变混浊。沉淀而变混浊。(3) H2O2溶液不稳定，易分解。溶液不稳定，易分解。【解释】【解释】氧元素的电势图（氧元素的电势图（酸性溶液酸性溶液）如下：）如下： 1.229O2H2O2H2O0.682 1.77 由氧元素电势图可知，对于由氧元素电势图可知，对于H2O2而言，其而言，其右右= 1.77V左左= 0.682V，所以，所以H2O2会发生会发生岐化岐化反应反应：2H2O2 O2 + 2H2O。也就是说，。也就是说， H2O2溶液不稳定，易分解成溶液不稳定，易分解成O2和和2H2O 。 (4) 分别用分别用NaNO3溶液和稀溶液和稀H2SO4溶液均不能把溶
21、液均不能把Fe2+氧化，但两者混合后就可将氧化，但两者混合后就可将Fe2+氧化。氧化。【解释】【解释】各标准电极电势各标准电极电势如下：如下：SO42-+4H+2e- - H2SO3+H2O SO42-/H2SO3= 0.17V Fe3+ + e- - Fe2+ Fe3+ / /Fe2+ = 0.771VNO3-+4H+3e- - NO+2H2O NO3-/NO= 0.96V 由此可见，由此可见，H2SO4与与Fe2+之间并不符合对角之间并不符合对角线关系，且二者的电极电势相差较大，因此，稀线关系，且二者的电极电势相差较大，因此，稀H2SO4溶液不能把溶液不能把Fe2+氧化。氧化。 此外，此外， NO3-/NO= 0.96V Fe3+ / /Fe2+ = 0.771V，即即HNO3与与Fe2+之间符合对角线关系。虽然如此，在之间符合对角线关系。虽然如此，在中性条件下中性条件下NO3-/NO= 0.407 V 左左的氧化态有：的氧化态有：ClO3 、ClO2-、ClO- - 和和Cl2 ，它它们均能发生歧化反应们均能发生歧化反应。 (2)
