无机化学第六章答案.docx
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无机化学第六章答案
1.下列物质中元素的氧化数。
(1)CrO42-中的Cr
(3)Na2O2中的O
2-
2)MnO42-中的Mn
(4)H2C2O4•2H2O中的C
(3)O:
-1;(4)C:
+3
解答:
(1)Cr:
+6;
(2)Mn:
+6;2.下列反应中,哪些元素的氧化数发生了变化?
并标出氧化数的变化情况。
(1)CI2+出0=HClO+HCI
(2)Cl2+H2。
2=2HCI+。
2
(3)Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO?
+2H2O
(4)K262O7+6KI+14HCI=2CrCI3+312+7H2O+8KCI
解答:
(1)CI:
from0
to
+1
and
-1
(2)CI:
from0
to
-1;
O:
from-
1to0
(3)Cu:
from0
to
+2;
S:
from
+6to
+4
(4)Cr:
from
+6
to+3;
I:
from
-1to
0
3.用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。
(40H一+Cr(OH)4一=CrOq2一+4H?
。
+3e)X2
3H2O2+2OH+2Cr(OH)4=2CrO42+8H20
4.用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。
2-2+-2-
(1)S2O8+Mn“MnO4+S°4
(2)PbO2+HCl“PbCD+CI2+H2O
(3)C「2O72「+Fe2+fCr3++Fe3+
(4)I2+H2SfI+S
解答:
(1)(S2O82—+2e=2SO42「)x5
(4H2O+Mn2+=MnO4「+8H++5e)X2
5S2O82一+8H2O+2Mn2+=2MnO4一+16H++1OSO42一
+2+
(2)PbO2+4H+2e=Pb+2出0
2CI-=CI2+2e
PbO2+4HCI=PbCI2+CI2+2H2O
2-+3+
(3)Cr2O72+14H+6e=2Cr3+7H2O
(Fe2+=Fe3++e)X6
Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++7H2O+6Fe3+
(4)I2+2e=2IH2S=S+2H++2e
I2+H2S=2I+S+2H
5.DiagramgaIvanicceIIsthathavethefoIIowingnetreactions.
2+2+2+2+
(1)Fe+Cu2+=Fe2++Cu
(2)Ni+Pb2+=Ni2++Pb
+2++2+
(3)Cu+2Ag+=Cu2++2Ag(4)Sn+2H+=Sn2++H2
解答:
2+2+
(1).(—)Fe|Fe(c“||Cu(C2)|Cu(+)
2+2+
(2).(—)Ni|Ni(c1)||Pb(C2)|Pb(+)
(3).(—)Cu|Cu2+(c1)||Ag+(C2)|Ag(+)
(4).(—)Sn|Sn2+(c1)|H+(c2)|H2,Pt(+)
6.下列物质在一定条件下都可以作为氧化剂:
KMnO4、K2Cr2O7、CuCI2、FeCI3、H2O2、I2、Br2、F2、
PbO2试根据标准电极电势的数据,把它们按氧化能力的大小排列成顺序,并写岀它们在酸性介质中的还原产
物。
解答:
氧化能力由大到小排列如下:
解答:
⑴F2、⑵H2O2、(3)KMnO4、(4)PbO2、(5)心6207、(6)Br2、(7)FeCI3、(8)b、(9)CuCI2
在酸性介质中的还原产物依次如下:
F「、H2O、Mn2+、Pb2+、Cr3+、Br「、Fe2+、「、Cu
7..Calculatethepotentialofacellmadewithastandardbromineelectrodeastheanodeandastandardchlorineelectrodeasthecathode.
解答:
已知$(Cl2/C「)=1.358V;$(Br2(l)/Br「)=1.087V
则电动势E=$(+)—$(-)=1.358—1.087=0.271(V)
8.Calculatethepotentialofacellbasedonthefollowingreactionsatstandardconditions.
(1)2H2S+H2SO3t3S+3H2O
(2)2Br—+2Fe3+^Br?
+2Fe2+
2+2+
⑶Zn+FetFe+Zn
(4)2MnO4—+5HQ2+6HClt2MnCl2+2KCl+8H2O+5O2
解答:
(1)0.308V
(2)—0.316V(3)0.323V(4)0.828V
—+2+
9.已知MnO4+8H+5e=Mn+4出0:
=1.507V
Fe3++e=Fe2+:
=0.771V
(1)判断下列反应的方向
MnO4—+5Fe2++8H+tMn2++4出0+5Fe3+
(2)将这两个半电池组成原电池,用电池符号表示该原电池的组成,标明电池的正、负极,并计算其标准电动
势。
⑶当氢离子浓度为10mol•L—1,其它各离子浓度均为1mol•L—1时,计算该电池的电动势。
解答:
(1)MnO4—+5Fe2++8H+tMn2++4H20+5Fe3+
正向进行
2+3+11—2+
⑵
(一)Pt|Fe(C1),Fe(C2)||MnO4(c3),Mn©)|Pt(+)
E=1.507—0.771=0.736V
8
(3)E=[1.507+(0.0592/5)lg10]—0.771=1.602—0.771=0.831V
2+一1+一1
10.已知下列电池Zn|Zn(xmol•L)||Ag(0.1mol•L)|Ag的电动势E=1.51V
求Zn2+离子的浓度。
解答:
E=+一.-=(.Ag+/Ag+0.0592lgcAg+)—(,Zn2+/Zn
0.0592
+lgcZn2+)=1.51mol•L
2
0.0592
(0.799+0.0592lg0.1)—(—0.763+lgcZn2+)=1.51mol•L
2
2+—1
c(Zn)=0.58mol•L
11.当HAc浓度为0.10mol•L「1,P(H2)=100kPa,测得:
(HAc/H2)=-0.17v.求溶液中H+的浓度和HAc的解离常数Ka
解:
由题意得,:
(HAc/H2)=:
(H+/H2)+(0.059/2)lg[H+]2/p(H2)/p
+
=0.059lg[H]=-0.17V
+-3—1
可得[H]=1.31X10mol•L
HAc的解离常数Ka=[H]/(c-[H])=1.74X10-
12.在标准状态下,MnO2和HCl反应能否制得Cl2?
如果改用12mol•L—1的浓盐酸呢(设其他物质仍处于标准态)?
解:
由题意得,正极反应:
MnO2+2e+4H+Mn2十+2出0
负极反应:
4HCl(浓Cl2+2Cl-+4H++2e
标准状况下E=E(MnO2/Mn2+)—E(CD/Cl-)=1.23v-1.358v=-0.128v<0,故此时不能制得Cl?
改用12mol•L—1的浓盐酸时,
E=[E(MnO2/Mn2+)—(0.0592/2)lg(1/[H+]4)]—[E(Cl2/Cl-)—(0.0592/2)lg[H+]4[C门j=(1.23+0.05924X1.08/2)-(1.358-0.05926XW8/2)>0
说明改用12mol•L—1的浓盐酸时能制得氢气
13.为了测定PbSO4的溶度积,设计了下列原电池
2—一12+—1
(—)Pb|PbSO4|SO42(1.0mol•L)||Sn2(1.0mol•L)|Sn(+)
在25C时测得电池电动势E=0.22V,求PbSO4溶度积常数Ksp。
解答:
:
正=一0.136v0.22=—0.136-:
负
.•.:
负=—0.356V
•/[Pb2][SO42]=Ksp
0.05922+
•••—0.356=—0.126+lg[Pb]
2
0.0592Kjp=0.126+lg-
21
—8
•••Ksp=1.710
14•利用下述电池可以测定溶液中Cl"的浓度,当用这种方法测定某地下水Cl-含量时,测得电池的电动势为
0.280v,求某地下水中Cl-的含量
(—)Hg(s)|Hg2Cb(l)|KCl(饱和)IICl-(c)|AgCl(s)|Ag(s)(+)
解:
由题意得:
E[AgCl(s)/Ag(s)]=E[AgCl(s)/Ag(s)]+0.059lg1/[Cl〕=0.799-0.059lg[Cl-]
查表得E[Hg(s)/Hg2Cb(l)/KCl(饱和)]=0.25v
2+-1N2+-1
(1)(—)Pb(s)|Pb(0.1mol-L)||Cu(0.5mol-L)|Cu(s)(+)
2+—1||+—15
(2)(—)Sn(s)|Sn(0.05mol-L)||H(1.0mol-L)|H2(10Pa),Pt(s)(+)
⑶(—)Pt,H2(10Pa)|H(1mol-L)|Sn(0.5mol-L),Sn(0.1mol-L)|Pt(+)
5+一1+一15
⑷
(一)Pt,H2(10Pa)|H(0.01mol-L)||H(1.0mol-L)|H2(10Pa),Pt(+)
00592
解答:
(1)负=—0.126+lg0.1=—0.156
2
0.0592
>=0.337+lg0.5=0.328
2
E=0.328—(—0.156)=0.484
E=0.337+0.126=0.463
2汉0.46315
lgK=二K=4.38X10
0.0592
(2)>=0
K=3.93X104
(3)负=0
0.0592
•E=0.1184
16•下列三个反应:
(1)A+B+=A++B
(2)A+B2+=A2++B
(3)A+B3+=A3++B
的平衡常数值相同,判断下述那一种说法正确?
⑻反应
(1)的值:
最大而反应(3)的值:
最小;
(b)反应(3)的:
值最大;
(C)不明确A和B性质的条件下无法比较:
值的大小;
(d)三个反应的:
值相同。
答:
C
17•试根据下列元素电势图:
A/V
回答Cu:
Ag:
Au:
Fe2+等离子哪些能发生歧化反应。
解答:
Cu*、Au+能发生歧化。
18•计算在1mol•L「1溶液中用Fe3+滴定Sn2+的电势突跃范围。
在此滴定中应选用什么指示剂?
若用所选指示剂,滴定终点是否和化学计量点符合?
4+2+3+2+
解答:
:
(Sn/Sn)二0.154V:
(Fe/Fe)=0.771V
0.05920.0592
突跃范围:
(0.154+3X=)0.2428V〜(0.771—3X=)0.5934V
21
1X0.771+2X0.154
选次甲基蓝;符合,Sp==0.36V
3
19.将含有BaCb的试样溶解后加入K2CrO4使之生成BaCrO4沉淀,过滤洗涤后将沉淀溶于HCI再加入过量的KI并用Na2&03溶液滴定析岀的-,若试样为0.4392g,滴定时耗去0.1007mol•L—1Na2S2O329.61mL标准溶液,计算试样中BaCl2的质量分数。
解答:
Ba2+CrO42=BaCrO42CrO42+61+16H=2Cr3+8H2O+3I2
I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI
二Ba2+〜CrO42—~3/212〜3S2O32—nBa2+=1/3nS2O32—
0.100729.6110^1208.3
BaCI2%==47.14%
0.4392
20.用KMnO4法测定硅酸盐样品中的Ca2+含量,称取试样0.5863g,在一定条件下,将钙沉淀为CaCzOq,过
滤、洗涤沉淀,将洗净的CaC2O4溶解于稀H2SO4中,用0.05052mol•L-1KMnO4的标准溶液滴定,消耗
25.64mL,计算硅酸盐中Ca的质量分数。
解答:
5Ca2+〜5C2O42-〜2MnO4
2+2-
n(Ca)=n(MnO4)
5
n(Ca2+)=0.003238mol
525.640.0505240.08
Ca2+%=2
0.58631000100皿4%
21.大桥钢梁的衬漆用红丹(Pb3O4)作填料,称取0.1000g红丹加HCI处理成溶液后再加入K2CQ4,使定量
沉淀为PbCrO4:
将沉淀过滤、洗涤后溶于酸并加入过量的KI,析岀12以淀粉作指示剂用0.1000mol•L—1Na2S2O3溶液滴定用
去12.00mL,求试样中Pb3O4的质量分数
解答:
2+3+
2CrO42-+6I-+16H=2Cr3+8H2O+312
I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2Nal
Pb3O4~3PbCrO4~3CrO42-~9/212~9Na2S2O3
n(Pb3O4)=1/9n(Na2S2O3)
1_3
-0.100012.0010685.6
q
二Pb3O4%=q100=91.41%
0.1000
22.抗坏血酸(摩尔质量为176.1g•mol-1)是一个还原剂,它的半反应为:
+
C6H6O6+2H+2e===C6H8O6
它能被l2氧化。
如果10.00mL柠檬水果汁样品用HAC酸化,并加入20.00mL0.02500mol•L—1|2溶液,
待反应完全后,过量的I2用10.00mL0.0100mol•L—RazSzOs滴定,计算每毫升柠檬水果汁中抗坏血酸的质
量。
解答:
C6H6O6~|2~2Na2S2O3
n(C6H6O6=n(l2)=1/2xn(Na2S2O3)
解答:
Hg2Cl2(s)+2e=2Hg(l)+2Cl
Hg22++2e=2Hg(l)
将上述两方程式相减得:
IgK=IgKsp=2(-0.52)=-17.56K=10「17.56
0.0592
Ksp(Hg2Cl2)=K=10-17.56=2.8X10-18
24.已知下列标准电极电势
Cu+2e=Cu:
=0.34V
Cu2+e=Cu:
=0.158V
(1).计算反应Cu+Cu2+=2Cu*的平衡常数。
(2)已知Ksp(CuCl)=1.2X10「6,试计算下面反应的平衡常数。
2+—
Cu+Cu+2Cl==2CuClJ
解答:
(1)Cu2++2e=Cu
Cu2++e=Cu+
Cu2+0.158Cu+:
Cu
0.34
0.1581宀1
=0.34
2
:
=0.522V
—
Ksp=[Cu][Cl]
:
cuci/cu=0.522+0.0592lg[Cu+]
1
=0.171V
2—
对正极:
Cu++e+C|==CuClJ
.Cu2+/Cucl=Cu2+/Cu=■Cu2+/Cucl+0.0592Ig(Cu'/Cu)=0.158+0.0592|g(1/Ksp
(1/1.2X10-6)=0.504V
(0.504—0.171)"
•IgK==5.63
0.0592
K=4.22X105
25.
(CuCl))=0.158+0.0592lg
1。
4—转变为103—,同时
吸取50.00mL含有的IO3—和I。
4_试液,用硼砂调溶液pH,并用过量KI处理,,
形成的I2用去18.40mL0.1000mol•L—1Na2&03溶液。
另取10.00mL试液,用强酸酸化后,加入过量KI,需
同浓度的Na2S2O3溶液完成滴定,用去48.70mL。
计算试液中103—和IO4—的浓度。
.解答:
104-+2「+2HI1OJ+I2+H2O,IO4「〜I2〜2Na2&03,n(IO4^)=1/2n(Na2S2O3)
118.400.1000
-2C(IO4)==0.01840mol/L
50.00
强酸酸化以后:
7「+8H+=4I2+4H2O,IO4「〜412〜8NazSzOs,n(IO4「)=1/8n(Na2S2O3)
IO3+5I+6H=312+3H2O,IO3〜丨2〜6Na2S2O3,n(IO3)=1/6n(Na2S2O3)
12+2Na2S2O3=Na2®O6+Nal,
设滴定IO4一所消耗的Naz&Os的体积数为V^l,滴定IO3一为V2ml
贝U0.0184X10=1/8X0.100V1
V1=14.72ml
V2=48.70-14.72=33.98ml
10.00XC(IO4)=1/6X0.1000X33.98
•••C(IO4「)=0.05663mol/L
26.测定铜含量的分析方法为间接碘量法:
2Cu2++4H+=2CuI+I2
22
I2+2S2O3J2I-+S4O6
用此法分析铜矿样中的铜的含量,为了使1.00mL0.1050mol-L一1Na2S2O3标准溶液能准确滴定1.00%的Cu,
应称取铜矿样多少克?
解:
由题意得:
Cu2+~S2O32-
n(Cu)=n(S2O3-)=0.1050molLX1.00X0-L=1.05X0-mol
故m(Cu)=n(Cu)XM(Cu)=1.05X10一molX3.55gmol=6.673Xg
故应称取铜矿样:
m(Cu2+)/1.00%=0.6673g
27.Calculatethestandardfreeenergychangeat25°Cforthereaction
2+2+
Cd(s)+Pb(aq)Cd(aq)+Pb(s)
•E=—0.126—(—0.403)=0.277V
28.Calculatethepotentialat25°Cforthecell
2+2+
Cd1Cd2(2.00mol•L)||Pb2(0.0010mol•L)1Pb
Thecellreactionandstandardstatepotentialofthecellweredeterminedinexercise7-25.
解答:
0.0592
正=-0.126+lg0.001—0.2148V
2
0.0592
:
负—一0.403+lg2.00—-0.394V
2
E—-0.2148—(—0.394)—0.179V
(1)Br2+OHfBrO3+Br
(2)Zn+CIOZn(OH)412*4-+CI"
(3)MnO4+SO32fMnO42+SO42
(4)H2O2+Cr(OH)4fCrO4+H2O
解答:
(1)Br2+12OH=2BrO3+6H2O+10e
(2e+Br2=2Br)x5
6Br2+12OH-=2BrO3-+6H2O+10Br-
-2-
(2)Zn+4OH-=Zn(OH)42-+2e
H2O+CIO-+2e=2OH-+CI-
Zn+H2O+2OH-+CIO-=Zn(OH)42-+CI-
(3)(MnO4-+e=MnO42-)x2
2OH+SO32=H2O+SO42+2e
2MnO4-+2OH-+SO32-=2MnO42-+H2O+SO42-
(4)(H2O2+2e=2OH)x3
212+
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