无机及分析化学课后习题第十章答案.docx
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无机及分析化学课后习题第十章答案
一、选择题
在给出的4个选项中,请选出1个正确答案。
1.水溶液中不能大量共存的一组物质为(D)
A.Mn2+,Fe3+B.CrO42-,Cl-
C.MnO4-,MnO2D.Sn2+,Fe3+
2.298K,p(O2)=100kPa条件下,O2+4H++4e-=2H2O的电极电势为(D)
A.?
/V=?
/V+(0.0591pH)/VB.?
/V=?
/V–(0.0591VpH)/V
C.?
/V=?
/V+(0.0148VpH)/VD.?
/V=?
/V–(0.0148VpH)/V
3.电极电势与溶液的酸度无关的电对为(B)
A.O2/H2OB.Fe(OH)3/Fe(OH)2
C.MnO4-/MnO42-D.Cr2O72-/Cr3+
4.根据?
(Cu2?
?
Cu)=0.34V,?
(Zn2?
?
Zn)=?
0.76V,可知反应Cu+Zn2?
(1?
10?
5mol?
L?
1)=Cu2?
(0.1mol?
L-1)+Zn在298K时平衡常数约为(A)
A.1037B.10?
37C.1042D.10?
42
5.已知Ksp(CuI) (Cu2+/CuI),? (Cu2+/CuBr), ? (Cu2+/CuCl)由低到高的顺序为(D) A.? (Cu2+/CuI) (Cu2+/CuBr) (Cu2+/CuCl) B.? (Cu2+/CuBr) (Cu2+/CuI) (Cu2+/CuCl) C.? (Cu2+/CuCl) (Cu2+/CuI) (Cu2+/CuBr) D.? (Cu2+/CuCl) (Cu2+/CuBr) (Cu2+/CuI) 6.根据 ,标准态下能将Cu氧化为Cu2+、但不能氧化Fe2+的氧化剂对应电对的? ? 值应是(C) A.? ? <0.77VB.? ? >0.34V C.0.34V ? <0.77VD.? ? <0.34V,? ? >0.77V 7.铜元素的标准电势图为 则下面说法正确的是(C) A.Cu+在水溶液中能稳定存在B.水溶液中Cu2+与Cu不能共存 C.Cu+在水溶液中会发生歧化反应D.Cu+的歧化产物是Cu2+ 8.在硫酸一磷酸介质中,用K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+试样时,其化学计量点电势为0.86V,则应选择的指示剂为(B) A.次甲级蓝(? ? =0.36V)B.二苯胺磺酸钠(? ? =0.84V) C.邻二氮菲亚铁(? ? =1.06V)D.二苯胺(? ? =0.76V) 9.某氧化还原指示剂,? ? =0.84V,对应的半反应为Ox+2e- Red,则其理论变色范围为(A) A.0.87V~0.81VB.0.74V~0.94V C.0.90V~0.78VD.1.84V~0.16V 10.测定维生素C可采用的分析方法是(C) A.EDTA法B.酸碱滴定法C.重铬酸钾法D.碘量法 二、填空题 1.标出带*元素的氧化数: Na2 4O6+2.5,(NH4)2 2O8+7,K2 2O7+6。 2.原电池中,发生还原反应的电极为正极,发生氧化反应的电极为负极,原电池可将电能转化为化学能。 3.用离子电子法配平下列反应式: (1)CuS(s)+NO3-→Cu2++NO+S3CuS+8HNO3=3Cu(NO3)2+3S+2NO+4H2O (2)PbO2+Mn2++H+→Pb2++MnO 5PbO2+2Mn2++4H+=5Pb2++2MnO +2H2O (3) 3MnO42-+2H2O=2MnO4-+MnO2+4OH- (4)S2O82-+Mn2+→SO42-+MnO4-5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+ (5)Cr(OH)4-+HO2-+OH-→CrO42-+H2O 2Cr(OH) +3H2O2+2OH-==2CrO +8H2O (6)KMnO4+H2C2O4+H2SO4→MnSO4+CO2? 2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4→2MnSO4+10CO2? +8H2O+K2SO4 4.KMnO4在酸性、近中性、强碱性介质中,还原产物分别为Mn2+、MnO2_、MnO42- 5.在FeCl3溶液中,加入KI溶液,有I2生成,在溶液中加入足量NaF后,溶液中的I2消失。 其原因为I-被氧化成I2,4KI+O2+2H2O=2I2+4KOH。 ? (Fe3+/Fe2+)大于? (I2/I-),所以Fe3+能氧化I-,Fe3+与F-形成FeF63-_使溶液中Fe3+的浓度降低,而Fe2+难于形成氟配合物,从而Fe3+的氧化能力降低不能氧化I-。 6.由 , ,可知,Co3+是极强的氧化剂,能将水中氧氧化为O2,而Co2+在水溶液中很稳定。 若在Co2+的溶液中加入NH3,生成的Co(NH3) 很快被空气氧化为Co(NH3) 。 其原因是配合物的形成降低了电对的电极电位。 由此推断 比 小, 比 的稳定性高。 7.用Na2C2O4标定KMnO4溶液时,选用的指示剂是KMnO4,最适宜的温度是75~85℃、酸度为开始0.5~1.0mol·L-1终点时,溶液中酸的浓度约为0.2~0.5mol·L-1;开始滴定时的速度要慢,前一滴KMnO4紫红色完全褪去后,再滴加第二滴试剂。 8.用重铬酸钾法测Fe2+时,常以二苯胺磺酸钠为指示剂,在H2SO4-H3PO4混合酸介质中进行。 其中加入H3PO4的作用有两个,一是与Fe3+络合成稳定的FeHPO4+,降低Fe3+的电势,增大突跃范围,二是消除Fe3+的颜色干扰。 9.称取Na2C2O4基准物时,有少量Na2C2O4撒在天平台上而未被发现,则用其标定的KMnO4溶液浓度将比实际浓度大;用此KMnO4溶液测定H2O2时,将引起正误差(正、负)。 10.利用电极电势简单回答下列问题 (1))HNO3的氧化性比KNO3强; 解: NO3-+4H++3e- NO+2H2O? (NO3-/NO)=0.96V ? (NO3-/NO)=? (NO3-/NO)+ pH=1.0c(H+)=0.10mol·L-1 ? (NO3-/NO)=0.96V+ =0.88V pH=7.0c(H+)=1.0×10-7mol·L-1 ? (NO3-/NO)=0.96V+ =0.41V 计算结果表明,NO3-的氧化能力随酸度的降低而下降。 浓HNO3表现出极 强的氧化性,而中性的硝酸盐氧化能力很弱。 (2)配制SnCl2溶液时,除加盐酸外,通常还要加入Sn粒 解: 加入盐酸防止水解;加入Sn粒以防止Sn2+被氧化 (3)Ag不能HCI溶液中置换出H2,但它能从HI溶液中置换出H2 解: 电极反应: AgX+e=Ag++X- 已知: ? (H+/H2)=0 ? (H+/H2)>? (AgI/Ag)即,银能从氢碘酸中置换出氢气。 ? (H+/H2) (AgCl/Ag)即,银不能从氢碘酸中置换出氢气。 (4)Fe(OH)2比Fe2+更易被空气中的氧气氧化 解: 查表 [Fe(OH)3/Fe(OH)2]=-0.560V, (Fe3+/Fe2+)=0.771V (O2/OH-)=0.401V, (O2/H2O)=1.229V 1= (O2/OH-)- [Fe(OH)3/Fe(OH)2]=0.961V 2= (O2/H2O)- (Fe3+/Fe2+)=0.458V 1> 2 所以,Fe(OH)2在碱性介质中更易被氧化。 (5)标准状态下,MnO2与HCl不能反应产生C12,但MnO2可与浓盐酸(10mol? L-1)作用制取Cl2 解: MnO2+4HCl=Cl2+MnCl2+2H2O 标准状态下, 正极: MnO2+4H++2e=Mn2+++2H2O =1.224V 负极: 2Cl--2e=Cl2 =0.358V =1.224-1.358=-0.134(V)<0 故标准下,MnO2和HCl反应不能制得Cl2 c(HCl)=10mol/L =1.224+ =1.342(V) =1.358+ =1.294(V) > 故用10mol? L-1的HCl能制得Cl2。 (6)已知下列元素电势图: , 根据电势图判断哪些物质在水溶液中易发生歧化,写出相应的反应式。 若在酸性介质中,使Hg22+转化为Hg(Ⅱ),应分别采用什么方法,举例说明。 解: Cl2易歧化生成ClO-和Cl-,Cl-和HClO易歧化生成Cl2,Hg和Hg2+易歧化生成Hg22+若在酸性介质中,使Hg22+转化为Hg(Ⅱ),在Hg22+溶液中加入沉淀剂OH-或通入硫化氢, Hg22++H2S=HgS+Hg↓+2H+ Hg22++2OH-=HgO↓+Hg↓+H2O 也可以加入络合剂使Hg2+离子变成络离子时,Hg22+也易于发生歧化反应 Hg22++CN-=Hg(CN)2+Hg Hg22++4I-=[HgI4]2-+Hg (7)已知锰和碘的元素电势图为 写出酸性溶液中,下列条件下KMnO4与KI反应的方程式: KMnO4过量; KI过量。 解: 1)KMnO4过量;2KMnO4+6KI+8H+=2MnO2+3I2+4H2O+8K+ 2)KI过量;2KMnO4+10KI+16H+=2Mn2++5I2+8H2O+12K+ 四、计算题 1.根据下列反应设计原电池,写出电池符号,并根据 计算298K的E,K,? rGm。 (1)6Fe2++Cr2O72—+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O 解: ? (Cr2O72-/Cr3+)=1.23V,? (Fe3+/Fe2+)=0.77V E=? (Cr2O72-/Cr3+)-? (Fe3+/Fe2+)=0.46V K=4.18×1046 ? rGm=-RTlnK=-8.314×298×ln4.18×1046=-163.0kJ? mol-1 (2)Hg2++Hg=Hg22+ 解: =0.920V-0.7973V=0.1227V>0 =1.2×102 ? rGm=-RTlnK=-8.314×298×ln1.2×102=-11.86kJ? mol-1 (3)Fe3++Ag=Ag++Fe2+ 解: 标态下,? (Ag+/Ag)=0.80V,? (Fe3+/Fe2+)=0.77V ? =? (Ag+/Ag)-? (Fe3+/Fe2+)=0.03V K=3.21 ? rGm=-RTlnK=-8.314×298×ln3.21=-2.89kJ? mol-1 2.已知: 298K时,下列原电池的电动势E=0.17V,计算负极溶液中H+的浓度。 (—)Pt,H2(100kPa)|H+(xmol·L-1)||H+(1.0mol·L—1)|H2(100kPa),Pt(+) 解: 电极反应2H++2e-=H2 c(H+)=1.8×10-6mol·L-1 3.已知 (-)Cu|Cu2+(0.10mol·L-1)‖ClO3-(2.0mol·L-1),H+(5.0mol·L-1),Cl-(1.0mol·L-1)|Pt(+), (1)写出原电池反应。 (2)计算298K时,电池电动势E,判断反应方向。 (3)计算原电池反应的平衡常数Kθ。 (? θ(Cu2+/Cu)=0.3417V,? θ(ClO3-/Cl-)=1.45V) 解: (1)原电池反应为: (2)298K时, 正极的电极电位为: 负极的电极电位为: 电池的电动势为: 电池电动势E>0,反应向正反应方向进行 (3)电池的标准电动势为: 所以 4.已知原电池(-)Ag|Ag+(0.010mol·L—1)||Ag+(0.10mol·L-1)|Ag(+),向负极加入K2CrO4,使Ag+生成Ag2CrO4沉淀,并使c(CrO42—)=0.10mol·L—1,298K时,E=0.26V。 计算 (Ag2CrO4)。 解: 两极的电势表达式均为: ? =? +-? -=0.26V (Ag2CrO4)=1.64×10-12 5.根据铬元素电势图: (1)计算? (Cr2O72-/Cr2+)和? (Cr3+/Cr); (2)判断在酸性介质,Cr2O72—还原产物是Cr3+还是Cr2+? (1)? (Cr2O72-/Cr2+)= = =0.82V ? (Cr3+/Cr)= = =0.43V (2)在酸性介质,Cr2O72-还原产物是Cr3+ 6.一硝酸汞溶液(浓度为c0)与汞组成电极A,另一硝酸汞溶液(浓度为 c0)与汞组成电极B,将A、B两电极组成原电池,测其电动势为0.03V(298K)。 (1)写出原电池的电池符号; (2)判断水溶液中亚汞离子的存在形式是Hg22+,还是Hg+? 解: (1)原电池符号: (-)Hg|Hg22+(c0mol·L—1)||Hg22+( c0mol·L-1)|Hg(+) (2)水溶液中亚汞离子的存在形式是Hg22+ 7.往0.10mmolAgCl沉淀中加少量H2O及过量Zn粉,使溶液总体积为1.0mL。 试计算说明AgCl能否被Zn全部转化为Ag(s)和C1—。 解: 查表: Zn2++2e=Zn? =-0.763V AgCl+e=Ag+Cl-? =0.222V 设Zn可完全还原AgCl,则Zn+2AgCl=Zn2++2Cl-+2Ag c(Zn2+)=0.05mol? l-1,C(Cl-)=0.1mol? l-1,则: ? (Zn2+/Zn)=? + =-0.801V ? (AgCl/Ag)=? + =0.281V ? =? (AgCl/Ag)-? (Zn2+/Zn)=1.002V,因此Zn可完全还原AgCl到Ag。 8.计算在1.0mol·L—1HCl溶液中,用Fe3+溶液滴定Sn2+溶液时化学计量点的电势,并计算滴定至99.9%和100.1%时的电势。 为什么化学计量点前后,电势变化不相同? 滴定时应选用何种指示剂指示终点(? ’(Fe3+/Fe2+)=0.68V,? ’(Sn4+/Sn2+)=0.14V)? 解: 滴定反应为2Fe3++Sn2+==2Fe2++Sn4+ V 滴定至99.9%时: + v ? ? 1=? sp-? 1=0.32-0.23=0.09v 滴定至100.1%时: + ? ? ? 2=? 2-? sp=0.50-0.32=0.18v 因此? ? 1≠? ? 2,这是由于两电对电子转移数不相等,所以计量点前后同样改变0.1%,电势变化不相同。 选用二甲基蓝作为指示剂。 9.用30.00mLKMnO4恰能完全氧化一定质量的KHC2O4·H2O,同样质量的KHC2O4·H2·L-1KOH溶液中和。 计算KMnO4溶液的浓度。 解: H2C2O4的Ka1=5.90×10-2,Ka2=6.40×10-5而Ka1/Ka2<104, ∴H2C2O4的两个H+一起被滴定,形成一个滴定突跃 反应式为: H2C2O4+2KOH=Na2C2O4+2H2O (1) 据题有: 5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O (2) 由 (1)式得: 由 (2)式得: 故 10.某土壤试样1.000g,用重量法测得试样中Al2O3及Fe2O3共0.5000g,将该混合氧化物用酸溶解并使铁还原为Fe2+后,用0.03333mol·L-1K2Cr2O7标准溶液进行滴定,用去25.00mLK2Cr2O7。 计算土壤中Fe2O3和Al2O3的质量分数。 解: MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O n(Fe2O3)= n(Fe)= n(KMnO4) 11.将含有PbO和PbO2·L-1H2C2O4溶液处理,将Pb(Ⅳ)还原为Pb(Ⅱ)。 溶液中和后,使Pb2+定量沉淀为PbC2O4,并过滤。 滤液酸化后,用0.04000mol·L—1KMnO4溶液滴定剩余的H2C2O4,用去KMnO4溶液10.00mL。 沉淀用酸溶解后,用同样的KMnO4溶液滴定,用去KMnO4溶液30.00mL。 计算试样中PbO及PbO2的质量分数。 12. 12.将1.000g钢样中铬氧化成Cr2O72—,加入0.1000mol·L—1的FeSO4标准液25.00mL,然后用0.0180mol·L—1KMnO4标准液7.00mL回滴过量的FeSO4。 计算钢样中铬的质量分数。 解: Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O Cr2O72-2Cr3+ = =1/3[0.1000×25.00-5×0.01800×7.00)]×10-3 =6.233×10-4 = 13.用碘量法测定钢中的硫时,先使硫燃烧为SO2,再用含有淀粉的水溶液吸收,最后用碘标准溶液滴定。 现称取钢样0.500g,滴定时用去0.0500mol·L—1I2标准溶液11.00mL。 计算钢样中硫的质量分数。 解: = 14.今有25.00mLKI溶液,用0.0500mol·L-1的KIO3溶液10.00mL处理后,煮沸溶液以除去I2。 冷却后,加入过量KI溶液使之与剩余的KIO3反应,然后将溶液调至中性。 析出的I2用0.1008mol·L—1Na2S2O3标准溶液滴定,用去21.14mL。 计算KI溶液的浓度。 解: 5I-+IO3-+6H+==3I2+3H2O (1) I2+S2O32-==2I-+S4O62- (2) 由反应 (1)可知: (3) 由反应 (1)、 (2)可知,在返滴定时: 由(3)、(4)可知: 15.测定样品中丙酮的含量时,称取试样0.1000g于盛有NaOH溶液的碘量瓶中,振荡,准确加入0.05000mol·L—1I2标准溶液50.00mL,盖好。 待反应完成后,加H2SO4调节溶液至微酸性,立即用0.1000mol·L—1Na2S2O3标准溶液滴定,用去10.00mL。 计算试样中丙酮的质量分数。 (CH3COCH3+3I2+4NaOH=CH3COONa+3NaI+3H2O+CHI3) 解: CH3COCH3+3I2+4NaOH=CH3COONa+3NaI+3H2O+CHI3 I2+S2O32-==2I-+S4O62- n(丙酮)=1/3n(I2)=1/3(0.0500×50.00-0.1000×10.00)×10-3×58/0.1000=0.29
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- 无机 分析化学 课后 习题 第十 答案