HAC,NH3·H2O,H2C2O4 ,NaHCO3 ,H3PO4 ,NaAC,NaHPO4,C6H5NH2,NH4cl
解:选择HAC和NaAC来配置PH=的缓冲液,共轭酸碱的浓度比可由以下来计算 检表得:Ka×10
由PH=14-Pkb+lg((C(AC-))/(C(HAC)))可得 =14-lg(×10)+lg((C(AC-))/(C(HAC))) 解得:(C(AC-))/(C(HAC))=4/7=
选择NH3·H2O和NH4cl来配制PH=的缓冲液,共轭酸碱的浓度比如下
Kb(NH3·H2O)=×10
PH=14- Kb(NH3·H2O)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl)) 10=14-lg(×10)+ lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl)) 解得:C(NH3·H2O)/C(NH4cl)=5:1
2. 欲配制250mlPH=的缓冲液,问在125ml,·LNaAC溶液中应加入多少毫升 mol·L溶液
解:由题意得 可设还应加入xml, mol·L的HAC溶液 检表得Ka
Θ
(HAC)=×10
-5
-1
-1
-1
-5
θ
θ
-5
-10θ
-10
Θ
(HAC)
=×10 Kb
-5
θ
(AC-)
=Kw/ Ka=10/×10)=
Θ-14-5
PH=Pka(HAC)+ lg((C(AC-))/(C(HAC))) 5=-lg(×10)+ lg((C(AC-))/(C(HAC))) 解得:(C(AC-))/(C(HAC))=
n(AC-)=×1mol·L=;n(HAC)=6x×10mol +x×10)/(6x×10/+x×10))=(6x×10) 解得:x=
3.计算下列各溶液的PH:
(3) mol·LNaOH和 mol·L NH4cl溶液混合 解:由题意的 检表可得 Kb(NH3)=×10
-14
θ
-5 -1
-1
-3
-3
-3
-3
-1
-3
-5
θ
; Ka(NH4)=Kw/ Kb(NH3)
-10
θ+θ
=10/(×10)=×10 n(OH-)= n(NH4)= C(NH3·H2O)=(+)= mol·L C(NH4)=(+)= mol·L
PH=Pka(NH4)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=-lg(×10)+0= (5) mol·LHcl和 mol·LNaAC溶液混合 混合前:n(H)= n(AC)= 混合后:C(HAC)=(+)mol·L= mol·L C(AC)=(+)mol·L= mol·L
PH=Pka(HAC)+lg((C(AC-))/(C(HAC))) 检表得:Pka(HAC)=
θ
θ
--1
-1
-1
-1
+
--1
-1
θ
+
-10
+
-1
-1
+
-5
×10
=-lg(×10)+lg() =
(9) mol·L H3PO4与 mol·L NaOH的混合液 n(H3PO4)=0.3×0.5=0.15mol C(OH)=×1mol= Ka(HPO4)=×10 混合后:n(Na3PO4)= n(Na2HPO4)= 则:n(Na3PO4)/ n(Na2HPO4)=2
PH= Ka(HPO4)+lg2=-lg(×10)+lg2=
1. 今有2.00L的 mol·L NH3(aq)和2.0L的 mol·L Hcl溶液,若配制PH=的缓冲溶液,不允许再加水,最多能配制多少升缓冲溶液,其中C(NH3),C(NH4)各为多少 解:由表可知: Kb(NH3)=×10
θ
θ
-5
+
-1
-1
θ
2--13
θ
2--13
--1
-1
-5
-5
则PH=14- Kb(NH3·H2O)+ lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))
=9
即:PH=+ lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=9 得lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=
解得C(NH3·H2O)/C(NH4cl)= 设 xL NH3·H2O yL HCl
则有 C(NH3·H2O )=n(NH3·H2O )/V总=(x-y)/(x +y) mol·L
C(NH4)=n(Hcl)/ V总=(x +y) mol·L
即C(NH3·H2O )/ C(NH4)= 解得x/y=
若要溶液最多,只需令x=,则y= 此时 C(NH3·H2O )=(x-y)/(x +y) mol·L = mol·L C(NH4)=n(Hcl)/ V总=(x +y) mol·L = mol·L
2. 列表指出下列配合物的形成体、配体、配位原子和形成体的配位数;确定配离子和形成体的配位数;确定配离子和形成体的电荷数,并给出他们的命名。 (1)[Crcl2(H2O)4]cl (5)[Ptcl2(NH3)2]
(7)[Fe(edta)] (9)Cr(Co)6 (11)[Mn(CN)5]
[Crcl2(H2O)4]cl K2[Co(Ncs)4] [Ptcl2(NH3)2] [Fe(edta)] Cr(CO)6 [Mn(CN)5] 形Cr 3+---1
-1
+
-1
-1
+
-1
+
-1
(3)K2[Co(Ncs)4]
Co 2+Pt 2+Fe 3+Cr Mn 3+成体 配:H2O;cl- 体 配Cl;O 位原子 形6 成体配位数 配1 离子电荷数 形3 成2 2 3 0 3 2负离子 0 1负离子 0 2负离子 4 4 6 6 5 N Cl;N N;O C C :Ncs :cl;NH3 :edta :CO :CN 体电荷数 命氯化二氯·四水四硫氰酸根二氯·二氨和乙二胺四乙四羟基五氰根合名 合铬(Ⅲ) 合钴(Ⅱ)酸铂(Ⅱ) 钾 酸合铁(Ⅲ)合离子 铬锰(Ⅲ)(0) 酸钾 3.计算下列取代反应的标准平衡常数
(1)Ag(NH3)(aq)+2S2O3(aq)=Ag(S2O3)2(aq)+2NH3(aq)
(2)Fe(C2O4)3(aq)+6CN(aq)=Fe(CN)6(aq)+3C2O4(aq) (3)Co(NCS)4(aq)+4NH3(aq)=Co(NH3)4(aq)+4NCS(aq) 解:(1)K=C[Ag(S2O3)2]C(NH3)/(C[Ag(NH3)2]C(S2O3)) K=Kf[Ag(S2O3)2]/ Kf C[Ag(NH3)2] =×10/×10) =×10^6
(2)K=C([Fe(CN)6])C(C2O4)/(C[Fe(C2O4)3]C(CN) =Kf[Fe(CN)6]/ Kf[Fe(C2O4)3] =×10/×10) =×10
(3) K=C[Co(NH3)4]C(NCS)/(C[Co(NCS)4]C(NH3)) = Kf[Co(NH3)4]/ Kf[Co(NCS)4]
Ѳ
2+
Ѳ
2-Ѳ
2+
4
-2-4
3252
32
Ѳ
3-Ѳ
3-Ѳ
3-3
2-3-6
-13
7
Ѳ
Ѳ
3-Ѳ
+
Ѳ
3-2
+
2
2-2-2+
-3--3-2-2+
2-2-
=×10/(10) =×10
22.在的 mol·L Hg(NO3)2溶液中,加入(s),生成[HgI4]。计算溶液中的Hg,H股I,I的浓度 解:C(I)=m/MV =(1669× = (mol·L )
查表得 Kf[HgI4]=×10,所以反应进行的很完全
Hg +4I
2+
-
Ѳ
2-29-1
-2+
2---1
2-2
53
= [HgI4]
2-
起始浓度 0 反应后 0 ×
反应完后HgI4]开始解离,设[HgI4]解离x mol·L 后达到平衡
HgI4 =Hg +4I
起始浓度 0 平衡 x 0743+4x
1/Kf[HgI4]=C(Hg)C(I)/C([HgI4]) =x+4x)/ =1/×10)
294
Ѳ
2-4
-2-2-+
-2-2--1
解得 x=×10
C(I)=0.743 C([HgI4])=
+
-2-
-32
与EDTA的发应为Cr(aq)+H2Y(aq)=CrY(aq)+2H 在
-1
3+
-1
3+2--+
PH=的缓冲溶液中,最初浓度为 mol·L Cr 和 mol·L Na2H2Y反应。计算平衡Cr 的浓度
Cr(aq) + H2Y(aq) = CrY(aq)
+ 2H (aq)
起始浓度 0 1×10
平衡浓度 x 1×10 K
-2
+
4-3-3+
2-4-3-Ѳ
-6
-6
+
3+
2--3+
=C(CrY)C(H)C(Y)C(HY)/(C(Cr)C(H2Y)C(Y)C(HY)) =( 1×10 )^2/(x+x)) 解得 x=×10
25.在25℃时,Ni(NH3)6溶液中,C(Ni(NH3)6)为 mol·L C(NH3)= mol·L 加入乙二胺(en)后,使开始时C(en)= mol·L 。计算平衡时溶液中Ni(NH3)6 ,NH3 ,Ni(en)
2+3
-1
2+
-1
2+
2+
-1
-21-6
的浓度
2+
2+
解: Ni(NH3)6 + 3en = Ni(en)3 + 6NH3 起始浓度 0 1 平衡浓度 x () 1+×6-6x K= Kf(Ni(en)2)/ Kf(Ni(NH3)6)
Ѳ
Ѳ
2+
Ѳ
2+
=`C(NH3)C(Ni(en)3)/(C(Ni(NH3))C(en)) =/(x(2+3x)) =×10/×10 x=9×10
C(Ni(NH3)6)=9×10 mol·L (NH3)= mol·L C(Ni(en)3)=0.11.6 mol·L
3. 在化学手册中查到下列各物质的溶解度。由于这些化合物在水中是微溶的或是难溶的,假定溶液近似溶剂体积,计算它们各自的溶解度
(2)Ce(IO3)4 ×10g/100ml (4)InF3 ×10g/100ml
解:(2)已知Mr[Ce(IO3)4]=把Ce(IO3)L 4 的单位换算为mol·溶解度 S= ×10/(×)=×10 mol·L
Ce(IO3)4 = Ce(aq)+ 4IO3(aq)
Ksp [Ce(IO3)4]=C(Ce)C(IO3)^4 =×10 ×(4××10) =×10
(4)已知Mr(InF3)=把InF3 的单位换成mol·L 其溶液溶解度
S= ×10 /×= ×10 mol·L
InF3 = In(aq) + 3F(aq) Ksp [InF3]=C(In)C(F)
Ѳ
3+
-3
3+
--2
-3
-1
-1
-17-4
-4
Ѳ
-4+
--2
-4
-1
-1
-2 -2
2+
-1
2+
-11
-1
-1
-1118
8
6
3
62+
2+
6
3
= ×10 × 3 × ×10 =8 ×10 6.根据AgI的溶度积。计算: (1)AgI在纯水中的溶解度
(2)在 mol·L KI溶液中AgI的溶解度(gL) (3)在 mol·L AgNO3溶液中AgI的溶解度(gL) 解(1)设AgI的溶解度为x mol·L
AgI(s) = Ag(aq) + I(aq) 平衡浓度 x x Ksp (AgI)=( Ag)( I) ×10 =x^2
x =9 ×10 mol
S=9 ×10×Mr(AgI) =9 ×10× =×10 gL
(2) 设AgI的溶解度为tmol·L
AgI(s) = Ag(aq) + I(aq) 平衡浓度 t +t Ksp (AgI)=( Ag)( I) ×10 =x+t)
X =8×10 mol·L S=8×10 Mr(AgI)
-14
-14
-1
-17Ѳ
+
-+
--1
-6
-1-9-9
-9
-17Ѳ
+
-+
--1
-1
-1
-1
-1
-10
-3-3
=×8×10 =×10 gL
(3) 设AgI的溶解度为y mol·L
AgI(s) = Ag(aq) + I(aq) Ksp (AgI)=( Ag)( I) ×10 =(y+y y =×10 S=Mr(AgI)×10 =××10
-15
-15
-15
-17Ѳ
+
-+
--1
-11
-1
-14
-1
= ×10 gL
15.某化工厂用盐酸加热处理粗CuO的方法制备Cucl2,每100ml所得的溶液中有0.0558g Fe杂质。该厂采用Fe氧化为Fe在调整PH使Fe以Fe(OH)3沉淀析出方法出去铁杂质。请在KmnO4,H2O2,NH3·H2O,Na2CO3,ZnO,CuO等化学品中为该厂选出合适的氧化剂和调整PH生物试剂。并通过计算说明
(1)为什么不用直接沉淀出Fe(OH)2的方法提纯Cucl2 (2)该厂所采用去除杂质方法的可行性。
3+
3+
2+
2+
-12
解:为了不引新的杂质,氧化剂选用H2O2。调整PH的试剂选用CuO
(1)查表得 Ksp(Fe(OH)2)=×10>Ksp(Cu(OH)2)=×10 同属于AB2型,当(Fe)与(Cu)近似相等时,增大溶液的PH,可以使Cu也被沉淀
(2)当溶液中C(Fe)<10 mol·L 可当做已去除 Fe(OH)3 = Fe + 3OH 平衡浓度 10 x
Ksp1=C(Fe)C(OH)^3 =10
-5
3+
--5 3+
-3+
-5
-1
2+
-20
2+
2+-17
x^3=×10
-12
-39
X =×10
Cu(OH)2 = Cu + 2OH 平衡浓度 y ×10 Ksp2=C(Cu)C(OH)^2
=×10 )^2y=×10 y=512 mol·L
若所得溶液中C(Cu)= mol·L ,则Cu(OH)2 开始沉淀的OH浓度为C(OH)=×10 mol·L
16.将的 mol·L Cd(NO3)2溶液加入到1.0L的 mol·L 氨水中,将生成Cd(OH)2还是[Cd(NH3)4]通过计算说明 解:由题意的;氨水相对于Cd(NO3)2是过量的 C(Cd)=10-3 mol·L Ksp=×10-15
2+
-1
2+
-1
-1
---10
-1
2+
-1
-1
-12
-20
2+
--12
2+
-
NH3·H2O = NH + OH 起始浓度 5 0 0 平衡浓度 5-x x x Kb(NH3·H2O)=C(NH4)C(OH)=x^2/(5-x)=×10-5 解得: x= mol·L
K(Cd(OH)2)=C(OH)C(Cd)=×10=9×10
K([Cd(NH3)4])= C(Cd)C(NH4)=10×()^2=×10 K([Cd(NH3)4])> K(Cd(OH)2)>Ksp 由此可见Cd(NH3)4比Cd(OH)2 更易沉淀
17.已知反应:Cu(OH)(+4NH(=[Cu(NH3)4](aq)+2OH 2s)3aq)(aq)
(1)计算该反应的在298K下的标准平衡常数
(2)估算Cu(OH)L 氨水中的溶解度(mol·L ) 2在 mol·解:(1)由题意得KѲ=C([Cu(NH3)4])C(OH)^2/C(NH3)^4 = C([Cu(NH3)4])C(OH)^2C(Cu)/(C(NH3)^4C(Cu)) =Kf[Cu(NH3)4]Ksp (Cu(OH)2) =×10××10 =×10
(2)设Cu(OH)2在氨水中的溶解度为x mol·L
Cu(OH)(+4NH(=[Cu(NH3)4](aq)+2OH 2s)3aq)
(aq)
2+
--1
-812
-20
Ѳ
2+2+
-2+
2+
2+
--1
-1
2+
-2+
2+2+
2+
+
-3
-2
2
-2+
-3
-8
-1
Ѳ
+
-
+
4
-
平衡浓度 6 x
x
K=([Cu(NH3)4])C(OH)^2=×10=x(2x)^2/64 解得 x=×10 mol·L
12.某溶液中含有Pb 和Zn ,两者的浓度均为 mol·L ;在室温下通入H2S(g)使之成为H2S饱和溶液,并加Hcl控制S浓度。为了使PbS沉淀出来,而Zn仍留在溶液中,则溶液中的H+浓度最低是多少此时溶液中的Pb是否被沉淀完全
解:若要有PbS沉淀,则必须满足J(PbS)>Ksp(PbS) 查表得 Ksp=3×10 KspѲ=2×10 锌则要J(ZnS)<= Ksp
Ѳ
Ѳ
-7
-2
Ѳ2+
2-2+
2+
2+
-1
-2
-1
Ѳ
2+
-8
(ZnS)
+
2+
ZnS + 2H = Zn + H2S J=C(Zn) C(H2S)/C(H) < Ksp(ZnS)=2×10 × C(H) =2×10 解得 x= mol·L
若Pb 被沉淀完全,则所剩量应小于10mol·L PbS + 2H = Pb + H2S 起始浓度
+
2+
2+
-5
-1
-1+ 2
-2
2+
+ 2
Ѳ
-2
平衡浓度 x K= = 3×10
解得 x=×10 mol·L <10mol·L 19.某溶液中含有Ag,Pb,Ba,Sr,各种离子浓度均为
-1
+
2+
2+
2+
-6
-1
-5
-1
Ѳ
2
-7
mol·L 如果逐滴加入K2CrO4稀溶液,通过计算说明上述多种离子的铬酸盐开始沉淀的顺序
解:由题意得 Ag2CrO4 = 2Ag + CrO4 PbCrO4 = Pb + CrO4 BaCrO4 = Ba + CrO4 SrCrO4 = Sr + CrO4 Ksp(Ag2CrO4)=C(Ag)C(CrO4)→C(CrO4)= KspѲ(Ag2CrO4)/ C(Ag)
=×10/ =×10 同理得
C(CrO4)=Ksp(PbCrO4)/C(Pb)=×10/=×10 C(CrO4)=Ksp(Ag2CrO4)/C(Ba)=×10/=×10 C(CrO4)=Ksp(Ag2CrO4)/C(Sr)=×10/=×10 顺序应是Pb,Ag,Ba,Sr
20.某溶液中含有mol·L Li 和·L Mg ,滴加NaF溶液,那种离子先被沉淀出来当第二种沉淀析出时。第一种被沉淀的离子是否完全沉淀两种离子有无可能分离开
-1
+
-1
2+
2+
+
2+
2+
2-Ѳ
2+
-5
-4
2-Ѳ
2+
-10
-9
2-Ѳ
2+
-13
-12-10-12
+2Ѳ
+2
2-2-2+
2-2+
2-2+
2-+
2-
解:检表得Ksp(LiF)=×10 Ksp(MgF2)=×10 C(F)= Ksp(LiF)/C(LI)=×10/=×10 mol·L C(F)=( Ksp(MgF2)/C(Mg))^=×10/^=×10 mol·L 由此可知,Mg 先析出
(2)当Li 开始沉淀时C(F)=×10 mol·L 此时 C(Mg)= Ksp(MgF2)/ C(F) =×10 mol·L 22.如果用Ca(OH)溶液来处理MgCO3,使之转化为Mg(OH)
2
2
2+
Ѳ
-2
-7
-1
+
--2
-1
2+
-Ѳ
2+
-11
-3
-1
-Ѳ
+
-3
-2
-1
Ѳ-3Ѳ-11
沉淀,这一反应的标准平衡常数是多少若在(OH)2溶液中
-1
溶解 mol·L MgCO3,则Ca(OH)2的最初浓度应为多少 解:由题意得(1)Ca +2OH + MgCO3=CaCO3 + Mg(OH)
2
2+
-
2-2+
2+
-2
2-2+
K= C(CO3) C(Mg )/(C(Ca )C(OH) C(CO3)C(Mg)) =Ksp(MgCO3)/( Ksp(Mg(OH)2)Ksp(CaCO3)) =×10/×10 ××10 ) =×10
(2)设Ca(OH) 最初浓度至少应为x mol·L C(MgCO3) = mol·L
Ca +2OH + MgCO3= CaCO3 + Mg(OH)2
起始浓度 x 2x 0 0 0 平衡浓度 2() K=1/(×2×)= ×10
Ѳ
14
2+
-
-1
2
-1
14-6
-12
-9
Ѳ
Ѳ
Ѳ
Ѳ
解得 x= mol·L
4. 完成并配平下列在酸性溶液中所发生反应的方程式 (2)PH4 (aq) + Cr2O7 → P4(s) +Cr( aq) 解:电对 PH4 / P4 Cr2O7 / Cr 氧化反应:4 PH4 - 12e = P4 +16H
还原反应:Cr2O7 + 14 H =2 Cr +7H2O -6 e 4 PH4 +2 Cr2O7+ 12 H =4 Cr +14H2O + P4 其原电池可表示为:
(-)Pt| PH4 / P4 || Cr2O7 ,Cr |Pt(+) (3)As2S3(s) + clO3(aq) → cl(aq)+H2AsO4+SO4 (aq)
解:电对 As2S3 / H2AsO4 As2S3 / SO4 clO3/ cl 氧化反应:20 H2O+ As2S3 =2 H2AsO4 +3 SO4 +3OH- +28 e
还原反应:6 H + clO3= cl +3H2O-6 e
18 H2O+3 As2S3 + 14clO3=6 H2AsO4+9 SO4 +14 cl +24 H 器构成的原电池可表示:
(-)Pt| As2S3 | H2AsO4,SO4 || clO3,cl |Pt(+) (6)CH3OH(aq) + Cr2O7(aq)→CH2O(aq)+ Cr (aq)
2-3+
-2-----2--+
+
-----2--2------
2-+
2-3+
+
2-+
3+
2-+
3+
-
+
-
+
+
2-3+
+
2-3+
-1
电对:CH3OH/ CH2O CrO / Cr 氧化反应:CH3OH-2 e = CH2O+2 H
还原反应:14 H + Cr2O7=2 Cr +7H2O-6 e 3 CH3OH+8 H + Cr2O7=2 Cr +3 CH2O+7H2O 其构成原电池可表示为:
(-)Pt| CH3OH,CH2O,|| Cr2O7,Cr|Pt(+) (7)PbO2(s)+Mn(aq)+ SO4 (aq)→ PbSO4(s)+MnO(aq)
氧化反应:4 H2O+ Mn = MnO+8 H +5e 还原反应:PbO2+ SO4 + 4H = PbSO4+2 H2O-2 e 5 PbO2+5 SO4 +2 Mn +4 H =5 PbSO4+2 MnO+2 H2O 构成原电池表示:
(-)Pt| Mn ,MnO|| PbO2| PbSO4|Pt(+)
4.完成并配平下列在碱性溶液中所发生反应的方程式 (1)N2H4 (aq)+Cu(OH)2 (s)→N2 (g)+Cu(s) 氧化反应:4OH- + N2H4 = N2 +4 H2O+4 e 还原反应:Cu(OH)2 +2 e =Cu+2 OH- 2 Cu(OH)2 + N2H4 =2Cu+ N2 +4 H2O
(3)CrO4(aq)+CN(aq)→CNO(aq)+Cr(OH)3(s) 氧化半反应:2OH+CN=CNO+H2O+2e 还原半反应:4H2O+CrO4= Cr(OH)3+5OH3e3X1 2OH+CN=CNO+H2O+2e
----2-—
-
----2---
--2+
4-2-2+
+
4-2-+
-2+
4-+
-2+
2-4-2-3+
+
2-3+
+
2-3+
--+
2-27
3+
2X1 4H2O+CrO= Cr(OH)3+5OH3e
2--
2-4
—-
5H2O+3CN-+2CrO4=3CNO+2Cr(OH)3+4OH
-2-
-
(5)Ag2S(s)+Cr(OH)3(s)→Ag(s)+HS(aq)+CrO4(aq) 氧化半反应:5OH+Cr(OH)3=CrO4+4H2O+3e 还原半反应:H2O+Ag2S+2e=2Ag+HS+OH 2×1 5OH+Cr(OH)3=CrO4+4H2O+3e 3×1 H2O+Ag2S+2e=2Ag+HS+OH
7OH-+3Ag2S+2Cr(OH)3=2CrO4+6Ag+3HS+5H2O (6)CrI3(s)+Cl2(g)→CrO4(aq)+IO4(aq)+Cl(aq) 氧化半反应:32OH+CrI3=CrO4+3IO4+16H2O+27e 还原半反应:Cl2+2e+2Cl
2X1 32OH+CrI3=CrO4+3IO4+16H2O+27e 27X1 Cl2+2e+2Cl
64OH+2CrI3+27Cl2=2CrO4+6IO4+54Cl+32H2O (7)Fe(CN)64-(aq)+Ce4+(aq)
Ce(OH)3(s)+Fe(OH)3(s)+CO3(aq)+NO(aq)
氧化反应:75OH+Fe(CN)6=Fe(OH)3+6CO3+6NO3+36H2O+61e 还原反应:3OH+Ce+e=Ce(OH)3
75OH+Fe(CN)6=Fe(OH)3+6CO3+6NO3+36H2O+61e +61X1 3OH+Ce+e=Ce(OH)3
258OH+Fe(CN)6+61Ce=61Ce(OH)3+Fe(OH)3+6CO3+6NO3+36H2O (8)Cr(OH)4(aq)+H2O(aq)→CrO4(aq)+4H2O(l)
-2--4-4+
2---4+
--4-2----4+
--4-2---2---2------2-2-----2-2--2-2--2------2------2--
→
氧化半反应:4OH+Cr(OH)=Cro4+4H2O+3e 还原半反应:H2O2=2OH-3e 2X1 4OH+Cr(OH)4=Cro4+4H2O+3e 3X1 H2O2=2OH-3e
2OH+3H2O2+2Cr(OH)4=2CrO4+8H2O
5. 计算下列原电池的电动势,写出相应的电池反应。 (1)Zn|Zn mol·L )||Fe ( mol·L )|Fe 检表得 EѲ(Fe/ Fe)= EѲ(Zn/Zn)= EѲ= EѲ(Fe/ Fe)- EѲ(Zn/Zn)=()v=
电池反应: Fe + Zn = Fe + Zn
E= EѲ(C(Zn)/C(Fe)) = =
(2)Pt|Fe mol·L ),Fe ·L )||cl mol·L )|cl2 (PѲ)|Pt
电池反应: 2 Fe + cl2 =2 Fe +2 cl-
3+2
3+2
2+2
2+
3+
2+
-1
3+
-1
--1
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
-1
2+
-1
-------2----
-
-4
2--
E=EѲlg(C(Fe)C(Fe)/(C(Fe)P(cl2))) =(EѲ(cl2/ cl-)-EѲ(Fe/ Fe))×lg(×4/(^2×1))/2 =(×4/(^2×1))/2
3+
2+
=
(3)Ag|Ag mol·L )||Ag mol·L )|Ag
电池反应: Ag + Ag = Ag + Ag
E= EѲ(C(Ag)产物/C(Ag)反应物)/2 =0+ =
6. 某原电池中的一个半电池是由金属钴浸在 mol·L Co 溶液中组成的;另一半电池由铂(Pt)片浸在 mol·L cl
-1
--1
2+
+
+
+
+
+
-1
+
-1
的溶液中,并不断通入cl2(P(cl2))=组成。测得其电动势;钴电极为负极。回答: (1)写出电池反应方程式
(2)有附表查的EѲ(cl2/cl-),计算EѲ(Co/Co) (3)P(cl2)增大时,电池电动势将如何变化
(4)当Co浓度为 mol·L ,其他条件不变时,电池的电动势是多少
解:(1) Co + cl2 = Co + 2 cl-
(2)EѲ(Co/Co)=EѲ(cl2/ cl-)-EѲ = = (3)P(cl2)增大,平衡向右移,J增大 由E=EѲ-RT/ZF 可知 E将增大
2+
2+
2+
-1
2+
(4)E=EѲlg(C(cl-)C(Co)/ P(cl2)) =((1×)/1)/2 =
9.根据各物质相关的标准电极电势,判断下列反应能否发生;如果能反应。完成并配平有关反应方程式
(1)Fe(aq)+I(aq)→
EѲ=EѲ(Fe/ Fe)- EѲ(I2/ I) =()V =>0 因此可以反应
2Fe (aq)+2 I(aq)=2 Fe (aq)+ I2 (s) (2)Fe(aq)+H2S(aq)→ EѲ=EѲ(Fe/ Fe)- EѲ(S/ H2S) = =
能反应 2 Fe(aq)+H2S(aq)=2 Fe(aq)+S(s)+2H (3)Fe(aq)+Cu(s)→
EѲ=EѲ(Fe/ Fe)- EѲ(Cu/ Cu) = =>0
能反应 2Fe(aq)+Cu(s)=2Fe(aq)+ Cu(aq) (4)Cr2O7(aq)+Fe(aq)→ EѲ=(Cr2O7/ Cr)- EѲ(Fe/ Fe) =()>0
2-3+
3+
2+
2-2+
3+
2+
2+
3+
2+
2+
3+
3+
2+
+
3+
2+
3+
3+
-2+
3+
2+
-2+
-
22+
能反应 CrO(aq)+6Fe(aq)=6 Fe(aq)+ Cr(aq)+7H2O(l)
(5)MnO4(aq)+H2O2(aq)→
EѲ=EѲ(MnO4/ Mn)- EѲ(O2/ H2O2) =()V>0
-2+
-
2-27
2+2+3+
能反应 2 MnO4(aq)+5H2O2(aq)+6H(aq)=2 Mn(aq)+5 O2(g)+8H2O(l)
(6)S2O8(aq)+Mn(aq)→
EѲ=EѲ(S2O8/SO4)- EѲ(MnO4/ Mn)
=能反应 5S2O8(aq)+2Mn(aq)+8 H2O(l)=10 SO4(aq) +2 MnO4(aq)+16H+(aq)
(7)[Fe(CN)6](aq)+Br2(l)→
EѲ=EѲ(/)- EѲ([Fe(CN)6]/[Fe(CN)6])EѲ(Br2/Br)
=(+)V>0
能反应 2[Fe(CN)6](aq)+Br2(l) =2[Fe(CN)
3--6
4--4-3-4-2--2-2+
2-2--2+
2-2+
-+2+
](aq) +2 Br(aq)
(NH3)e = Cucl +4NH3;由Kf(Cu(NH3)4 +cl- +
2+
2+
Ѳ
4
) Ksp(Cucl)E(Cu/CU),如何求得E(Cu(NH3)
ѲѲ2++Ѳ
2+4
/ Cucl)
解:由题意的 查表可得Kf(Cu(NH3)4)=×10 Ksp
Ѳ
2+
12
Ѳ
(Cucl)=×10 E(Cu/CU)=
E(Cu(NH3)/ Cucl)= E(Cu/CU)((Ksp(Cucl))/ 4
Ѳ
2+
Ѳ
2+
+
Ѳ
-7Ѳ2++
(Kf(Cu(NH3)4)))/Z
=(×10=
11.已知某电池反应:
3+
-7
Ѳ2+
××10
12
))
3HclO2(aq)+2Cr(aq)+4H2O(l)→3HclO(aq)+Cr2O72-(aq)+8H+(aq) (1) 计算该原电池的EѲ
-1
-1
(2) 当PH=,(Cr2O72-)= mol·L C(HclO2)= mol·L C(HclO)=
mol·L 测定原电池的电动势E=,计算C(Cr)
(3) 计算25℃下电池反应的标准平衡常数
(4) Cr2O72-是橙红色 ,Cr是绿色的 。如果的 mol·L HclO2 溶液
与 mol·L Cr(NO3)3溶液混合,最终溶液(PH=0)为何种颜色
-1
3+
-1
-1
3+
解:由题意的
3+
3HclO2(aq)+2Cr(aq)+4H2O(l)→3HclO(aq)+Cr2O72-(aq)+8H+(aq)
EѲ= EѲ(HclO2/ HclO)- EѲ(Cr2O72-/ Cr) = =
(2)E= EѲ(C(HclO)C(Cr2O72-)C(H+)/(C(HclO2)C(Cr)))/Z
3
8
3
2
3+
3
设C(Cr)=x mol·L
则有=(^3)××1/((^3)x^2)) 解得x=×10 mol·L (3)lgKѲ=nEѲ/ =6× =
解得KѲ=×10
(4)因为KѲ>1,所以该反应较完全。同时HclO2过量,所以溶液有Cr2O72-存在,所以呈橙红色
12.已知某原电池的正极是氢电极(P(H2))=,负极
的电极是恒定的。当氢电极中PH=时,该电池的电动势为,如果氢电极中所用的溶液改为未知C(H+)的缓冲溶液,又从新测得原电池的电动势为。计算该缓冲溶液的H+浓度和PH。若缓冲溶液中C(HA)=C(A-)= mol·L ,求该弱酸的解离常数
解:E(H+/ H2)= =× =
E1 =E1(H+/ H2)-E(-) =(-) =
E(-) =
-1
34-10
-1
3+-1
E2=E2(H+/ H2)-E(-) = E2(H+/ H2)-() =
E2(H+/ H2 )= PH2 = C(H+)=×10 mol·L
KaѲ(HA)=C(H+)C(A-) =×10×1 =×10 14.已知下列原电池
(a)Tl|Tl ||Tl,Tl|Pt (b)Tl|Tl ||Tl,Tl|Pt (c)Tl|Tl||Tl|Tl
EѲ(Tl / Tl)= ; EѲ(Tl / Tl)=; EѲ(Tl / Tl )= (1) 写出个电池反应。并分别指出反应方程式式中转移的
电子数Z;
(2) 计算各电池的标准电动势EѲ (3) 计算各电池反应的△rGmѲ及KѲ 解:(1)(a)2 Tl+ Tl=3 Tl 转移2e (b)2 Tl+ 3Tl =3Tl + Tl
2 Tl+ Tl =Tl 转移6e
(c)3Tl+ Tl=3 Tl + Tl
3+
+
3+
+3+
+
3+
3+
+
+
3+
3+
+
+
3+
3+
3+
+
+
3+
+
-4-4
-4
-1
2Tl+ Tl=3 Tl 转移3e (2)EѲ(a)=EѲ(Tl,Tl) - EѲ(Tl,Tl) =()V =
EѲ(b)=EѲ(Tl,Tl) - EѲ(Tl,Tl) 3+
+
3+
3+
+
+
3++
= =
EѲ(c)=EѲ(Tl3+
,Tl) - E =()V =
(3)△rGm1Ѳ=-n1F EѲ(a) =-2×96485× =×10^5 =-312KJmol-1
lgKѲ=n EѲ/ =2× = KѲ=×10^54
△ rGm2Ѳ=-n2F EѲ(b) = -6××96485 =-312KJ mol-1
lgKѲ=n EѲ/
=6×
Ѳ(Tl+
,Tl) = KѲ=×10^54
△ rGm3Ѳ=-n3F EѲ(c) =-3×96485× =-312 KJ mol lgKѲ=n EѲ/
=3× = KѲ=×10^54
-1
已知Kf(Fe(biFy)3)= , Kf(Fe(biFy)3)= ,其他数据查附表。
(1) 计算EѲ(Fe(biFy)3/ Fe(biFy)3)
(2) 将cl2通入[Fe(biFy)3]溶液中,cl2能否将其氧化写
出反应方程式,并计算25℃下该反应的标准平衡常数KѲ;
(3) 若溶液中[Fe(biFy)3]的浓度为·L,所通过cl2的
压力始终保持,计算平衡的溶液中的各离子浓度 解:(1)查表得EѲ(Fe/Fe)=
EѲ(Fe(biFy)3/ Fe(biFy)3)= EѲ(Fe/Fe)(Kf(Fe(biFy)3)/ Kf(Fe(biFy)3))
2+
Ѳ
3+
3+
2+
3+
2+
Ѳ
3+
2+2+
-1
2+3
2+
Ѳ2+Ѳ3+
=() =
(2)查表得EѲ(cl2/cl-)=> EѲ(Fe(biFy)3/ Fe(biFy)
2+3
3
)
2+
氧化性cl2>Fe cl2能将其氧化
cl2 +2 Fe(biFy)3 =2 Fe(biFy)3 +2cl- EѲ= EѲ(cl2/cl-)- EѲ(Fe(biFy)3/ Fe(biFy)3) = = lgKѲ=Z EѲ/
=2×
解得 KѲ=×10
(3) cl2 +2 Fe(biFy)3 =2 Fe(biFy)3 +2cl- 反应前
平衡时 x KѲ=()^2/(x)^2=×10
所求为C(Fe(biFy)3)=×10 mol·L C(Fe(biFy)3)= mol·L 20.已知下了电极反应的标准电极电势: Cu(aq)+2e-=Cu(s) ;EѲ= Cu(aq)+e-=Cu(aq) ;EѲ=
(1) 计算反应Cu(aq)+e-=Cu(aq)的KѲ (2) 已知KspѲ(Cucl)=×10,计算反应:
-7
2+
+
2+
+
2+
3+
-1
2+
-9
-1
13
2+
3+
13
3+
2+
2+
3+
Cu(aq)+Cu(s)+2cl-(aq)=2Cucl(s)的标准平衡常数KѲ
解:由题意的EѲ= EѲ(Cu/ Cu)- EѲ(Cu/Cu) = = lgKѲ1=Z EѲ/
=2×()/ 解得KѲ=×10
(2)Cucl(s)= Cu +cl- KspѲ(Cucl)=×10 Cu(aq)+Cu(s)=2 Cu(aq) KѲ1=×10 Cu(aq)+Cu(s)+2cl-(aq)=2Cucl(s) 因此KѲ= KѲ1/(KspѲ(Cucl)^2) =×10 /×10)^2 =×10
21.由附表文中查出酸性溶液中EѲ(MnO4/MnO42),EѲ(MnO4/MnO2),EѲ(MnO2/Mn),EѲ(Mn/Mn) (1)画出锰元素在酸性溶液中的元素电势图 (2)计算EѲ(MnO4/MnO2)和EѲ(MnO2/Mn)
(3)MnO4是否歧化写出相关的反应式,并计算该反应的△rGmѲ与KѲ,还能有那些物种能歧化
解:(2)EѲ(MnO4/MnO2)=【3 EѲ(MnO4/MnO2)- EѲ(MnO4/MnO42)】/2 =(×)/2
--2--2-2-3+
-2+
3+
2+--7-7
-7
2+
2+
+
-7
2+
-7
-7
2+
+
2+
2+
=
EѲ(MnO2/Mn)=2 EѲ(MnO2/Mn)- EѲ(Mn/Mn) =2× = (3)EѲ(MnO4/MnO2 )> EѲ(MnO2/Mn) 所以能歧化反应
3 MnO4+4H+= MnO2+2H2O+2 MnO4 正极电动势EѲ(MnO4/MnO2)= 负极电动势EѲ(MnO4/MnO42)=
EѲ= EѲ(MnO4/MnO2)- EѲ(MnO4/MnO42) = =
2-----2-2--2-3+
3+
2+
3+
2+
lgKѲ=Z EѲ/ △rGmѲ=-ZF EѲ =2× =-2××10^4××10
57
-1
-3
解得KѲ=9×10 =-331KJmol 同理,还能发生歧化反应有Mn
(4)MnO2(s)+4H+(aq)+2e-= Mn (aq)+2H2O(l) 查表得 KspѲ(Mn(OH)2)=×10 Z=2 EѲ(MnO2/ Mn(OH)2)= EѲ(MnO2/Mn) (C(Mn)/C(H+)) =
2+
4
2+
-13
2+
3+
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