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无机及分析化学答案

2023-03-10 来源:榕意旅游网
 .

1. 根据下列酸碱的解离常数,选取适当的酸度是共轭碱来配置PH=4.50和PH=10.00的缓冲溶液,其共轭酸,碱的浓度比应是多少?

HAC,NH3·H2O,H2C2O4 ,NaHCO3 ,H3PO4 ,NaAC,NaHPO4,C6H5NH2,NH4cl

解:选择HAC和NaAC来配置PH=4.50的缓冲液,共轭酸碱的浓度比可由以下来计算

检表得:Ka(HAC)=1.8×10 Kb(AC-)=Kw/ Ka=10/(1.85×10)=5.6×10

由PH=14-Pkb+lg((C(AC-))/(C(HAC)))可得 4.50=14-lg(5.6×10)+lg((C(AC-))/(C(HAC))) 解得:(C(AC-))/(C(HAC))=4/7=1.74

选择NH3·H2O和NH4cl来配制PH=10.00的缓冲液,共轭酸碱的浓度比如下 Kb(NH3·H2O)=1.8×10

PH=14- Kb(NH3·H2O)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl)) 10=14-lg(1.8×10)+ lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl)) 解得:C(NH3·H2O)/C(NH4cl)=5:1

2. 欲配制250mlPH=5.00的缓冲液,问在125ml,1.0mol·LNaAC溶液中应加入多少毫升6.0 mol·L溶液? 解:由题意得 可设还应加入xml,6.0 mol·L的HAC溶液 检表得Ka

Word 文档

Θ(HAC)

-1

-1

-1

-5

θ

θ

-5

-10

θ

-5

-10

Θ

-5

θ

Θ

-14

=1.8×10

-5

.

PH=Pka(HAC)+ lg((C(AC-))/(C(HAC))) 5=-lg(1.8×10)+ lg((C(AC-))/(C(HAC))) 解得:(C(AC-))/(C(HAC))=1.82

n(AC-)=0.125×1mol·L=0.125mol;n(HAC)=6x×10mol 0.125/(0.125+x×10)/(6x×10/(0.125+x×10))=0.125/(6x×10) 解得:x=11.6ml

3.计算下列各溶液的PH:

(3)20.0ml 0.10 mol·LNaOH和20.0ml 0.20 mol·L NH4cl溶液混合 解:由题意的 检表可得 Kb(NH3)=1.8×10

θ

-14θ

-5

-1

-1

-3

-3

-3

-3

-1

-3

-5

θ

; Ka(NH4)=Kw/ Kb(NH3)

-10

θ+

=10/(1.8×10

-5

)=5.56×10

+

n(OH-)=0.002mol n(NH4)=0.004mol C(NH3·H2O)=0.002/(0.02+0.02)=0.05 mol·L C(NH4)=0.02/(0.02+0.02)=0.05 mol·L

PH=Pka(NH4)+lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=-lg(5.56×10)+0=9.26

(5)20.0ml 0.10 mol·LHcl和20.0ml 0.20 mol·LNaAC溶液混合

Word 文档

-1

-1

θ

+

-10

+

-1-1

.

混合前:n(H)=0.002mol n(AC)=0.0004mol 混合后:C(HAC)=0.002/(0.02+0.02)mol·L=0.05 mol·L C(AC)=0.002/(0.02+0.02)mol·L=0.05 mol·L PH=Pka(HAC)+lg((C)(/C)) 检表得:Pka(HAC)=1.8(AC-)(HAC)×10

=-lg(1.8×10)+lg(0.05/0.05) =4.74

(9)300.0ml 0.5 mol·L H3PO4与400.0ml 1.00 mol·L NaOH的混合液

n(H3PO4)=0.3×0.5=0.15mol C(OH)=0.4×1mol=0.4mol Ka(HPO4)=4.5×10 混合后:n(Na3PO4)=0.1mol n(Na2HPO4)=0.05mol 则:n(Na3PO4)/ n(Na2HPO4)=2

PH= Ka(HPO4)+lg2=-lg(4.5×10)+lg2=12.65

1. 今有2.00L的0.5001.00 mol·L NH(和2.0L的0.500 3aq)mol·L Hcl溶液,若配制PH=9.00的缓冲溶液,不允许再

Word 文档

-1

-1

θ

2--13

θ

2--13

--1

-1

-5

-5

θ

θ

--1

-1

-1

-1

+-

.

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: K

θ

θ

b(NH3)

+

=1.8×10

-5

则PH=14- Kb(NH3·H2O)+ lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))

=9

即:PH=14-4.74+ lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=9 得lg(C(NH3·H2O)/C(NH4cl))=-0.26 解得C(NH3·H2O)/C(NH4cl)=0.55 设 xL NH3·H2O yL HCl

则有 C(NH3·H2O )=n(NH3·H2O )/V总=0.5(x-y)/(x +y) mol·L

C(NH4)=n(Hcl)/ V总=0.5y/(x +y) mol·L

即C(NH3·H2O )/ C(NH4)=0.55 解得x/y=1.55

若要溶液最多,只需令x=2.00L,则y=1.3L 此时 C(NH3·H2O )=0.5(x-y)/(x +y) mol·L =0.11 mol·L

C(NH4)=n(Hcl)/ V总=0.5y/(x +y) mol·L =0.2 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

Word 文档

-1

-1

+-1

-1

+

-1+-1

.

形成体的电荷数,并给出他们的命名。

(1)[Crcl2(H2O)4]cl (3)K2[Co(Ncs)4] (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] 形Cr 成体 配:H2O;cl- 体 配Cl;O 位原子 形6 成体配位数 配1 离 Word 文档

3+-

[Fe(edta)] -Cr(CO)6 [Mn(CN)5] Co 2+Pt 2+Fe 3+Cr Mn 3+:Ncs :cl;NH3 :edta :CO :CN N Cl;N N;O C C 4 4 6 6 5 2负离子 0 1负离子 0 2负离子 .

子电荷数 形3 成体电荷数 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 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(S2O)]C(NH3)/(C[Ag(NH)]C(S2O)) K=Kf[Ag(S2O3)2]/ Kf C[Ag(NH3)2] =2.9×10/(1.67×10) =1.7×10^6

Word 文档

13

7

Ѳ

Ѳ

3-Ѳ

+

Ѳ

3-32

2

+

32

2

2-3

2-2+

-3--3-2-2+

2-2-

2 2 3 0 3 酸合铁(Ⅲ)合离子 铬锰(Ⅲ)酸钾 (0) .

(2)K=C([Fe(CN)6])C(C2O4)/(C[Fe(C2O4)3]C(CN) =Kf[Fe(CN)6]/ Kf[Fe(C2O4)3] =4.1×10/(2.56×10) =2.56×10

(3) K=C[Co(NH3)4]C(NCS)/(C[Co(NCS)4]C(NH3)) = Kf[Co(NH3)4]/ Kf[Co(NCS)4] =1.16×10/(10) =1.16×10

22.在500.0ml的0.01 mol·L Hg(NO3)加入65.0gkI2溶液中,(s),生成[HgI4]。计算溶液中的Hg,H股I,I的浓度 解:C(I)=m/MV

=65.0/(1669×0.5) =0.783 (mol·L )

查表得 Kf[HgI4]=5.66×10,所以反应进行的很完全

Hg +4I

2+

-

Ѳ

2-29-1

-2-2+

2---1

25

3

Ѳ

2+

Ѳ

2-Ѳ

2+

4

-2-4

3252

32

Ѳ

3-Ѳ

3-

Ѳ

3-32-3-6-

= [HgI4]

2-

起始浓度 0.01 0.783 0 反应后 0 0.783-4×0.01 0.01

反应完后HgI4]开始解离,设[HgI4]解离x mol·L 后达到平衡

Word 文档

2-2--1

.

HgI4 =Hg +4I

起始浓度 0.01 0 0.743 平衡 0.01-x x 0743+4x

1/Kf[HgI4]=C(Hg)C(I)/C([HgI4]) =x(0.743+4x)/(0.01-x) =1/(5.66×10) 解得 x=5.8×10

C(I)=0.743 C([HgI4])=0.01

23.Cr与EDTA的发应为Cr(aq)+H2Y(aq)=CrY(aq)+2H 在PH=6.00的缓冲溶液中,最初浓度为0.0010 mol·L Cr 和0.050 mol·L Na2H2Y反应。计算平衡Cr 的浓度

Cr(aq) + H2Y(aq) = CrY(aq)

+ 2H (aq)

+

3+

2--3+

-1

3+

+

-1

3+

3+

2---2--32

294

Ѳ

2-4

-2-

2-+-

起始浓度0.001 0.05 0 1×10

平衡浓度 x 0.05-0.001+x 0.001-x 1×10

K=C(CrY)C(H)C(Y)C(HY)/(C(Cr)C(H2Y)C(Y)C(HY)) =(0.001-x)( 1×10 )^2/(x(0.049+x)) 解得 x=5.01×10

25.在25℃时,Ni(NH3)C(Ni(NH3)6溶液中,6)为0.1 mol·L C(NH3)=1.0 mol·L 加入乙二胺(en)后,使开始时

Word 文档

-1

2+

2+

-1

-21-6

Ѳ

-2

+

4-3-3+

2-4-3--6-6

.

C(en)=2.3 mol·L 。计算平衡时溶液中Ni(NH3)NH3 ,6 ,Ni(en)3 的浓度

解: Ni(NH3) + 3en = Ni(en) + 6NH3 起始浓度 0.1 2.3 0 1 平衡浓度 x (2.3-0.1×3+3x) 0.1-x 1+0.1×6-6x

K= Kf(Ni(en)2)/ Kf(Ni(NH3)6) =`C(NH3)C(Ni(en)3)/(C(Ni(NH3)6)C(en)) =(1.6-6x)(0.1-x)/(x(2+3x)) =2.1×10/8.97×10 x=9×10

C(Ni(NH3)6)=9×10 mol·L (NH3)=1.6 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 1.5×10g/100ml (4)InF3 4.0×10g/100ml

解:(2)已知Mr[Ce(IO3)4]=839.716把Ce(IO3)4 的单位换算为mol·L

溶解度 S= 1.5×10/(0.1×839.716)=1.79×10 mol·L

Ce(IO3)4 = Ce(aq)+ 4IO3(aq)

Word 文档

4+

--2

-4

-1

-1

-2 -2

2+

-1

2+

-11

-1

-1

-1118

8

6

3

6

2+

2+

3

Ѳ

Ѳ

2+

Ѳ

2+

2+

6

2+3

2+

-12+

.

Ksp [Ce(IO3)4]=C(Ce)C(IO3)^4

=1.79×10 ×(4×1.79×10) =4.7×10

(4)已知Mr(InF3)=171.794把InF3 的单位换成mol·L 其溶液溶解度

S= 4.0×10 /0.1×171.794=2.3 ×10 mol·L InF3 = In(aq) + 3F(aq) Ksp [InF3]=C(In)C(F)

=2.3 ×10 × 3 ×2.3 ×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0.0010 mol·L KI溶液中AgI的溶解度(gL) (3)在0.01 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) 8.3×10 =x^2

x =9 ×10 mol

S=9 ×10×Mr(AgI) =9 ×10×234.728

Word 文档

-9-9

-9

-17Ѳ

+

-+

--1

-1

-1

-1

-1

-10-3

-3

Ѳ

3+

-3

3+

--2

-3

-1

-1

-17

-4

-4

Ѳ

-

.

=2.1×10 gL

(2) 设AgI的溶解度为tmol·L

AgI(s) = Ag(aq) + I(aq) 平衡浓度 t 0.001+t +

--1

-6-1

KspѲ

(AgI)=( Ag+

)( I-) 8.3×10-17 =x(0.001+t) X =8×10-14

mol·L-1

S=8×10-14

Mr(AgI) =234.728×8×10-14

=1.87×10-11

gL-1

(3) 设AgI的溶解度为y mol·L-1

AgI(s) = Ag+

(aq) KspѲ

(AgI)=( Ag+

)( I-) 8.3×10-17 =(y+0.01)y y =8.3×10-15

S=Mr(AgI)8.3×10-15

=234.728×8.3×10-15

=1.9 ×10-12

gL-1

Word 文档

+ I-(aq)

.

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。

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)=4.86×10>Ksp(Cu(OH)2)

2

-17

3+

3+

2+

2+

)=2.2×10 同属于AB2型,当(Fe)与(Cu)近似相等

2+

-202+2+

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

Ksp1=C(Fe)C(OH)^3 =10

-5

3+

--5

3+

-3+

-5

-1

x

x^3=2.8×10

-12

-39

X =6.54×10

Cu(OH)2 = Cu + 2OH 平衡浓度 y 6.54×10 Ksp2=C(Cu)C(OH)^2

Word 文档

2+

--12

2+

-

.

=(6.54×10 )^2y=2.2×10 y=512 mol·L

若所得溶液中C(Cu)=1.0 mol·L ,则Cu(OH)2 开始沉淀的OH浓度为C(OH)=1.5×10 mol·L

16.将1.0ml的1.0 mol·L Cd(NO3)2溶液加入到1.0L的5.0 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=5.3×10-15 NH3·H2O = NH4 + 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)=1.8×10-5 解得: x=0.0095 mol·L

K(Cd(OH)2)=C(OH)C(Cd)=0.00095×10=9×10

K([Cd(NH3)4])= C(Cd)C(NH4)=10×(5-0.0095)^2=2.5×10

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)=[Cu(NH3)4](aq)+2OH (aq)

(1)计算该反应的在298K下的标准平衡常数

Word 文档

2+

-2

2+

2+

-2

2+

2+

+

-3

2

-2+

-3

-8

-1

Ѳ

+

-+

-2+

-1

-1

2+

-1

---10

-1

2+

-1

-1

-12-20

(s)+4NH3(aq)

.

(2)估算Cu(OH)2在6.0 mol·L 氨水中的溶解度(mol·L )

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) =2.3×10×2.2×10 =5.06×10

(2)设Cu(OH)2在氨水中的溶解度为x mol·L

Cu(OH)

=[Cu(NH3)4](aq)+2OH (aq)

2+

-2

-1

-812

-20

Ѳ

2+2+

-2+

2+

2+

--1

-1

(s)+4NH3(aq)

平衡浓度 6 x x

K=([Cu(NH3)4])C(OH)^2=5.1×10=x(2x)^2/64 解得 x=2.5×10 mol·L

12.某溶液中含有Pb 和Zn ,两者的浓度均为0.10 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

Word 文档

2+

2-2+

2+

2+

-1

-2

-1

Ѳ

2+

-8

.

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

Ѳ

(ZnS)

+

2+

ZnS + 2H = Zn + H2S J=C(Zn) C(H2S)/C(H) < Ksp(ZnS)=2×10 0.1×0.1/ C(H) =2×10 解得 x=0.71 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 0.71 0.1 0.1 平衡浓度 0.91-2x x 0.1 K=0.1x/(0.91-2x) = 3×10 解得 x=2.5×10 mol·L <10mol·L

19.某溶液中含有Ag,Pb,Ba,Sr,各种离子浓度均为0.1mol·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

Word 文档

2+

2-2+

2-2+

2-+

2-

-1

+

2+

2+

2+

-6

-1

-5

-1

Ѳ

2

-7

+

2+

2+

-5

-1

-1

+ 2

-2

2+

+ 2

Ѳ

-2

.

Ksp

Ѳ

(Ag2CrO4)=C(Ag)C(CrO4)→C(CrO4)= KspѲ

+2

+22-2-

(Ag2CrO4)/ C(Ag)

=1.1×10/0.01 =1.1×10 同理得

C(CrO4)=Ksp(PbCrO4)/C(Pb)=2.8×10/0.1=2.8×10 C(CrO4)=Ksp(Ag2CrO4)/C(Ba)=1.2×10/0.1=1.2×10 C(CrO4)=Ksp(Ag2CrO4)/C(Sr)=2.2×10/0.1=2.2×10 顺序应是Pb,Ag,Ba,Sr

20.某溶液中含有0.1mol·L Li 和0.1mol·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?

解:检表得Ksp(LiF)=1.8×10 Ksp(MgF2)=7.4×10 C(F)= Ksp(LiF)/C(LI)=1.8×10/0.1=1.8×10 mol·L C(F)=( Ksp(MgF2)/C(Mg))^0.5=(7.4×10/0.1)^0.5=2.7×10 mol·L

由此可知,Mg 先析出

(2)当Li 开始沉淀时C(F)=1.8×10 mol·L 此时 C(Mg)= Ksp(MgF2)/ C(F) =2.3×10 mol·L 22.如果用Ca(OH)溶液来处理MgCO3,使之转化为Mg(OH)这一反应的标准平衡常数是多少?若在1.0LCa2沉淀,

Word 文档

2

2+

Ѳ

-2

-7

-1

+

--2

-1

2+

-3

-1

2+

-11

+

-3

-2

-1

Ѳ

-3

Ѳ

-11

-1

+

-1

2+

2+

+

2+

2+

2-Ѳ

2+

-5

-4

2-Ѳ

2+

-10

-9

2-Ѳ

2+

-13

-12

-10-12

.

(OH)2溶液中溶解0.0045 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

K= C(CO3) C(Mg )/(C(Ca )C(OH) C(CO3)C(Mg)) =Ksp(MgCO3)/( Ksp(Mg(OH)2)Ksp(CaCO3)) =6.8×10/(5.1×10 ×4.9×10 ) =2.7×10

(2)设Ca(OH) 最初浓度至少应为x mol·L C(MgCO3) =0.0045 mol·L

Ca +2OH + MgCO3= CaCO3 + Mg(OH)2

起始浓度 x 2x 0 0 0 平衡浓度x-0.0045 2(x-0.0045) 0.0045 K=1/((x-0.0045)×2×(x-0.0045))= 2.7×10 解得 x=0.0045 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 → P( +Cr( aq) 4s)解:电对 PH4 / P4 Cr2O7 / Cr

Word 文档

+

2-3+

+

2-3+

-1

Ѳ

14

2+

-

-1

2

-1

14-6

-12

-9

Ѳ

Ѳ

Ѳ

Ѳ

2-2+

2+

-2

2-2+

2+

-

-1

.

氧化反应:4 PH4 - 12e = P4 +16H

还原反应:Cr2O7 + 14 H =2 Cr +7H2O -6 e 4 PH +2 Cr2O+ 12 H =4 Cr +14H2O + P4 其原电池可表示为:

(-)Pt| PH4 / P4 || Cr2O7 ,Cr |Pt(+) (3)As2S( + clO3(aq) → cl(aq)+H2AsO4+SO4 3s)(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) 电对:CH3OH/ CH2O Cr2O7 / 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(+)

Word 文档

2-3+

+

2-3+

+

2-3+

--+

2-3+

2-3+

-2---+

--2--+

-----2--2------

2-+

2-3+

+

4

2-7

+

3+

2-+

3+

-

+ - +

.

(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 2X1 4H2O+CrO4= Cr(OH)3+5OH3e

2--2-—

-

----2-—

-

----2---

--2+

4-2-2+

+

4-2-+

-2+

4-+

-4-

2+2-

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

Word 文档

----2--

.

2×1 5OH+Cr(OH)3=CrO4+4H2O+3e 3×1 H2O+Ag2S+2e=2Ag+HS+OH

7OH-+3Ag2S+2Cr(OH)3=2CrO+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

-2---2------2-2-----2-2--2-2--2-4

----

-2--

4-

2--

-

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

--4-4+

2--4+

--4-2----4+

-

+36H2O

-2-

(8)Cr(OH)4(aq)+H2O(aq)→CrO4(aq)+4H2O(l) 氧化半反应:4OH+Cr(OH)4=Cro4+4H2O+3e 还原半反应:H2O2=2OH-3e

Word 文档

----2--

.

2X1 4OH+Cr(OH)4=Cro4+4H2O+3e 3X1 H2O2=2OH-3e

2OH+3H2O2+2Cr(OH)=2CrO+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 (0.010 mol·L )||Fe (0.001 mol·L )|Fe 检表得 EѲ(Fe/ Fe)=0.4089v EѲ(Zn/Zn)=-0.7621V

EѲ= EѲ(Fe/ Fe)- EѲ(Zn/Zn)=-0.4089-(-0.7621)v=0.3532V

电池反应: Fe + Zn = Fe + Zn

E= EѲ-0.0592lg(C(Zn)/C(Fe))

=0.3532-0.0592×lg((0.01×10^2)/(0.01^2×1))/2 =0.324V

(2)Pt|Fe (0.01 mol·L ),Fe (0.1mol·L )||cl (2.0 mol·L )|cl2 (PѲ)|Pt

电池反应: 2 Fe + cl2 =2 Fe +2 cl-

E=EѲ-0.0592/lg(C(Fe)C(Fe)/(C(Fe)P(cl2))) =(EѲ(cl2/ cl-)-EѲ(Fe/ Fe))-0.0592×lg(0.01×4/(0.01^2

Word 文档

3+

2+

3+2

3+2

2+2

2+

3+

-1

2+

-1

3+

-1

-2+

2+

2+

2+

2+

2+

2+

2+

2+

-1

2+

-1

--4

-4

--

--2--

.

×1))/2

=1.36-0.769-0.0592×lg(0.01×4/(0.01^2×1))/2 =0.514V

(3)Ag|Ag (0.01 mol·L )||Ag (0.1 mol·L )|Ag

电池反应: Ag + Ag = Ag + Ag

E= EѲ-0.0592lg(C(Ag)产物/C(Ag)反应物)/2 =0+0.0592 =0.0592V

6. 某原电池中的一个半电池是由金属钴浸在1.0 mol·L Co 溶液中组成的;另一半电池由铂(Pt)片浸在1.0 mol·L cl的溶液中,并不断通入cl2(P(cl2))=100.0kpa组成。测得其电动势1.642V;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0.01 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 =1.360-1.642

Word 文档

2+

2+

2+

-1

2+

-1

-2+

-1

+

++

+

+

-1

+

-1

.

=-0.282V

(3)P(cl2)增大,平衡向右移,J增大 由E=EѲ-RT/ZF 可知 E将增大

(4)E=EѲ-0.0592/lg(C(cl-)C(Co)/ P(cl2)) =1.642-0.0592×lg((1×0.01)/1)/2 =1.70V

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) =(0.769-0.5345)V =0.2345V>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) =10.769-0.1442 =0.6248V

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)

Word 文档

3+

2+

2+

3+

+

3+

2+

3+

2+

3+

3+

-2+

3+

2+

-2+

-2

2+

.

=0.769-0.1607 =0.6083V>0

能反应 2Fe(aq)+Cu(s)=2Fe(aq)+ Cu(aq) (4)Cr2O7(aq)+Fe(aq)→ EѲ=(Cr2O7/ Cr)- EѲ(Fe/ Fe) =(1.33-0.769)>0

能反应 Cr2O7(aq)+6Fe(aq)=6 Fe(aq)+ Cr(aq)+7H2O(l)

(5)MnO4(aq)+H2O2(aq)→ EѲ=EѲ(MnO4/ Mn)- EѲ(O2/ H2O2) =(1.763-1.512)V>0

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) =(1.939-1.512)V>0

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)

=(-0.3557+1.0774)V>0

Word 文档

-4-3-4-2--2-2+

2-2--2+

2-2+

-+

2+

-2+

-2-2+

2+

3+

2-3+

3+

2+

2-2+

3+

2+

2+

.

能反应 2[Fe(CN)6](aq)+Br2(l) =2[Fe(CN)

6

4-

](aq) +2 Br(aq)

1.Cu(NH3)4 +cl- + e = Cucl +4NH3;由Kf

2+

Ѳ

Ѳ

2+

+

2+

Ѳ

3--

(Cu(NH3)4) Ksp(Cucl)E(Cu/CU),如何求得E(Cu(NH3)4 / Cucl)

解:由题意的 查表可得Kf(Cu(NH3)4)=2.30×10 Ksp(Cucl)=1.7×10 E(Cu/CU)=0.1607

E(Cu(NH3)4 / Cucl)= E(Cu/CU)-0.0592lg((Ksp(Cucl))/ (Kf(Cu(NH3)4)))/Z

=0.3394-0.0592lg(1/(1.7×10×2.30×10)) =0.67V

11.已知某电池反应:

3HclO2(aq)+2Cr(aq)+4H2O(l)→3HclO(aq)+Cr2O72-(aq)+8H+

(aq)

3+

12

-7

Ѳ

Ѳ

2+

Ѳ

2+

Ѳ

2+

+

Ѳ

-7

Ѳ

2+

+

Ѳ

2+

12

Ѳ

2+

(1) 计算该原电池的EѲ

-1

-1

(2) 当PH=0.00,(Cr2O72-)=0.80 mol·L C(HclO2)=0.15 mol·L

C(HclO)=0.20 mol·L 测定原电池的电动势E=0.15V,计算C(Cr)

(3) 计算25℃下电池反应的标准平衡常数

Word 文档

3+

-1

.

(4) Cr2O72-是橙红色 ,Cr是绿色的 。如果20.0ml的1.00 mol·L

HclO2 溶液与20.00ml0.50 mol·L Cr(NO3)3溶液混合,最终溶液(PH=0)为何种颜色

-1

3+-1

解:由题意的 3HclO2(aq)+2Cr(aq)+4H2O(l)→3HclO(aq)+Cr2O72-(aq)+8H+

3+

(aq)

EѲ= EѲ(HclO2-3

2/ HclO)- EѲ(Cr2O7/ Cr) =1.673-1.33 =0.343V (2)E=

-0.0592lg(C3(HclO)C(Cr8

2O2-7)C(H+)/

(C3

(HclO2

3+

2)C(Cr)))/Z

设C(Cr3+

)=x mol·L-1

则有

0.15=0.343-0.0592lg((0.2^3)×0.8×

1/((0.15^3)x^2))

解得x=2.3×10-10

mol·L-1

(3)lgKѲ=nEѲ/(0.0592V) =6×0.343/0.0592 =34.76V 解得KѲ=5.8×1034

(4)因为KѲ>1,所以该反应较完全。同时HclO2过量,所以溶液有Cr2O2-7存在,所以呈橙红色

12.已知某原电池的正极是氢电极(P(H2))=100.0Kpa,负极 Word 文档

.

的电极是恒定的。当氢电极中PH=4.008时,该电池的电动势为0.412V,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0.427V。计算该缓冲溶液的H+浓度和PH。若缓冲溶液中C(HA)=C(A-)=1.0 mol·L ,求该弱酸的解离常数 解:E(H+/ H2)=-0.0592PH =-0.0592×4.008 =-0.24V

E1 =E1(H+/ H2)-E(-)

=-0.24-E(-) =0.412V

E(-) =-0.652V

E2=E2(H+/ H2)-E(-) = E2(H+/ H2)-(-0.652) =0.427V

E2(H+/ H2 )=-0.0592PH2 PH2 =3.8 C(H+)=1.6×10 mol·L

KaѲ(HA)=C(H+)C(A-) =1.6×10×1 =1.6×10 14.已知下列原电池

Word 文档

-4-4

-4

-1

-1

.

(a)Tl|Tl ||Tl,Tl|Pt (b)Tl|Tl ||Tl,Tl|Pt (c)Tl|Tl||Tl|Tl

EѲ(Tl / Tl)=-0.336V ; EѲ(Tl / Tl)=0.741V; EѲ(Tl / Tl )=1.280V

(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 2Tl+ Tl=3 Tl 转移3e

(2)EѲ(a)=EѲ(Tl,Tl) - EѲ(Tl,Tl) =1.280-(-0.336)V =1.616V

EѲ(b)=EѲ(Tl,Tl) - EѲ(Tl,Tl) =1.280-0.741V =0.539V

EѲ(c)=EѲ(Tl,Tl) - EѲ(Tl,Tl) =0.741-(-0.336)V

Word 文档

3+

+

3+

+

3+

3+

+

+

3+

+

3+

+

3+

+3+

+

3+

3+

+

+

+

3+

3+

+

3+3+

3+

+

+3++

.

=1.077V

(3)△rGm1Ѳ=-n1F EѲ(a) =-2×96485×1.616V =-3.2×10^5 =-312KJmol lgKѲ=n EѲ/0.0592 =2×1.616/0.0592 =54.595 KѲ=4.5×10^54

△ rGm2Ѳ=-n2F EѲ(b) = -6×0.935×96485 =-312KJ mol lgKѲ=n EѲ/0.0592

=6×0.539/0.0592 =54.595 KѲ=4.5×10^54

△ rGm3Ѳ=-n3F EѲ(c) =-3×96485×1.077 =-312 KJ mol lgKѲ=n EѲ/0.0592

=3×1.077/0.0592 =54.595

Word 文档

-1-1

-1

.

KѲ=4.5×10^54

已知Kf(Fe(biFy)3)=10其他数据查附表。

Ѳ

2+17.45

, Kf(Fe(biFy)3)=10

Ѳ

3+14.25

,

(1) 计算EѲ(Fe(biFy)3/ Fe(biFy)3)

(2) 将cl2通入[Fe(biFy)cl2能否将其氧化?写出3]溶液中,

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0.20mol·L,所通过cl2

的压力始终保持100.0Kpa,计算平衡的溶液中的各离子浓度

解:(1)查表得EѲ(Fe/Fe)=0.769V

EѲ(Fe(biFy)3/ Fe(biFy)3)= EѲ(Fe/Fe)-0.0592lg(Kf(Fe(biFy)3)/ Kf(Fe(biFy)3)) =0.769-0.0592×lg(10=0.96V

(2)查表得EѲ(cl2/cl-)=1.36V> EѲ(Fe(biFy)3/ Fe(biFy)

2+3

3

17.45

Ѳ

2+

Ѳ

3+

3+

2+

3+

2+

3+

2+

2+

-1

2+

32+

/10

14.25

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)

Word 文档

3+

2+

2+

3+

.

=1.36-0.96 =0.4V

lgKѲ=Z EѲ/0.0592

=2×0.4/0.0592 解得 KѲ=3.3×10

(3) cl2 +2 Fe(biFy)3 =2 Fe(biFy)3 +2cl- 反应前100.0Kpa 0.2

平衡时 x 0.2 0.2 KѲ=(0.2)^2/(x)^2=3.3×10 所求为C(Fe(biFy)3)=7.0×10 mol·L C(Fe(biFy)3)=0.2 mol·L 20.已知下了电极反应的标准电极电势: Cu(aq)+2e-=Cu(s) ;EѲ=0.3394V Cu(aq)+e-=Cu(aq) ;EѲ=0.1607V (1) 计算反应Cu(aq)+e-=Cu(aq)的KѲ (2) 已知KspѲ(Cucl)=1.7×10,计算反应: 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) =0.1607-0.3394 =-0.1787v lgKѲ1=Z EѲ/0.0592

Word 文档

2+

+

2+

2+

-7

2+

+

2+

+

2+

3+

-1

2+

-9

-1

13

2+

3+

13

.

=2×(-0.1787)/0.0592 解得KѲ=9.2×10

(2)Cucl(s)= Cu +cl- KspѲ(Cucl)=1.7×10 Cu(aq)+Cu(s)=2 Cu(aq) KѲ1=9.2×10 Cu(aq)+Cu(s)+2cl-(aq)=2Cucl(s) 因此KѲ= KѲ1/(KspѲ(Cucl)^2) =9.2×10 /(1.7×10)^2 =3.2×10

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--2-2-3+

-2+

3+

2+

--7-7

-7

2+

2+

+

-7

2+

-7

-7

=(1.700×3-0.5545)/2 =2.27V

EѲ(MnO2/Mn)=2 EѲ(MnO2/Mn)- EѲ(Mn/Mn) =2×1.2293-1.51 =0.95V

(3)EѲ(MnO4/MnO2 )> EѲ(MnO2/Mn)

Word 文档

2-3+

3+

2+

3+

2+

.

所以能歧化反应

3 MnO4+4H+= MnO2+2H2O+2 MnO4 正极电动势EѲ(MnO/MnO2)=2.27V 负极电动势EѲ(MnO4/MnO42)=0.5545V EѲ= EѲ(MnO4/MnO2)- EѲ(MnO4/MnO42) =2.27-0.5545 =1.7155V

2-----2-4

2--

lgKѲ=Z EѲ/0.0592 △rGmѲ=-ZF EѲ =2×1.7155/0.0592 =-2×9.6485×

-3

10^4×1.7155×10

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)=2.1×10 Z=2

EѲ(MnO2/ Mn(OH)2)= EѲ(MnO2/Mn)-0.0592lg (C(Mn)/C(H+)) =1.2293-1.2823

=-0.0524V

2+

4

2+

-132+

3+

57

-1

Word 文档

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