无机及分析化学倪哲明版下册课后标准答案.docx

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无机及分析化学倪哲明版下册课后标准答案

第六章氧化还原平衡及氧化还原滴定法习题

1．下列物质中元素的氧化数。

（1）CrO42－中的Cr

（2）MnO42－中的Mn

（3）Na2O2中的O（4）H2C2O4·2H2O中的C

解答：

（1）　Cr：

＋6；

（2）　Mn：

＋6；（3）　O：

－1；（4）　C：

＋3

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）Cl2＋H2O＝HClO＋HCl

（2）Cl2＋H2O2＝2HCl＋O2

（3）Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2＋2H2O

（4）K2Cr2O7＋6KI＋14HCl＝2CrCl3＋3I2＋7H2O＋8KCl

解答：

（1）Cl：

from0to　＋1　and　－1

（2）Cl：

from0　to－1；O：

from－1to0

（3）Cu：

from0to＋2；S：

from＋6to+4

（4）Cr：

from＋6to＋3；I：

from－1to0

3.用离子电子法配平下列在碱性介质中的反应式。

（1）Br2＋OH－→BrO3－＋Br－

（2）Zn＋ClO－→Zn（OH）42－＋Cl－

（3）MnO4－＋SO32－→MnO42－＋SO42－

（4）H2O2＋Cr（OH）4－→CrO42-＋H2O

解答：

（1）Br2＋12OH－＝2BrO3－＋6H2O＋10e

（2e＋Br2＝2Br－）×5

　　6Br2＋12OH－＝2BrO3－＋6H2O＋10Br－

（2）Zn＋4OH－＝Zn（OH）42－＋2e

H2O＋ClO－＋2e＝2OH－＋Cl－

Zn＋H2O＋2OH－＋ClO－＝Zn（OH）42－＋Cl－

（3）（MnO4－＋e＝MnO42－）×2

2OH－＋SO32－＝H2O＋SO42－＋2e

2MnO4－＋2OH－＋SO32－＝2MnO42－＋H2O＋SO42－

（4）（H2O2＋2e＝2OH－）×3

（4OH－＋Cr（OH）4－＝CrO42－＋4H2O＋3e）×2

3H2O2＋2OH－＋2Cr（OH）4－＝2CrO42－＋8H2O

4.用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。

（1）S2O82－＋Mn2＋→MnO4－＋SO42－

（2）PbO2＋HCl→PbCl2＋Cl2＋H2O

（3）Cr2O72－＋Fe2＋→Cr3＋＋Fe3＋

（4）I2＋H2S→I－＋S

解答：

（1）（S2O82－＋2e＝2SO42－）×5

（4H2O＋Mn2＋＝MnO4－＋8H＋＋5e）×2

5S2O82－＋8H2O＋2Mn2＋＝2MnO4－＋16H＋＋10SO42－

（2）PbO2＋4H＋＋2e＝Pb２＋＋2H2O

2Cl－＝Cl2＋2e

PbO2＋4HCl＝PbCl2＋Cl2＋2H2O

（3）Cr2O72－＋14H＋＋6e＝2Cr3＋＋7H2O

（Fe2＋＝Fe3＋＋e）×6

Cr2O72－＋14H＋＋6Fe2＋＝2Cr3＋＋7H2O＋6Fe3＋

（4）I2＋2e＝2I－

H2S＝S＋2H＋＋2e

I2＋H2S＝2I－＋S＋2H＋

5.　Diagramgalvaniccellsthathavethefollowingnetreactions.

（1）Fe+Cu2+=Fe2++Cu

（2）Ni+Pb2+=Ni2++Pb

（3）Cu+2Ag+=Cu2++2Ag（4）Sn+2H+=Sn2++H2

解答：

（1）.（－）Fe|Fe2+（c1）‖Cu2+（c2）|Cu（＋）

（2）.（－）Ni|Ni2+（c1）‖Pb2+（c2）|Pb（＋）

（3）.（－）Cu|Cu2+（c1）‖Ag+（c2）|Ag（＋）

（4）.（－）Sn|Sn2+（c1）‖H+（c2）|H2,Pd（＋）

6.下列物质在一定条件下都可以作为氧化剂：

KMnO4、K2Cr2O7、CuCl2、FeCl3、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，并写出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：

（3）KMnO4、（5）K2Cr2O7、（9）CuCl2、（7）FeCl3、

（2）H2O2、（8）I2、（6）Br2、

（1）F2、（4）PbO2

在酸性介质中的还原产物依次如下：

Mn2+、Cr3+、Cu、Fe2+、H2O、I－、Br－、F－、Pb2+

7.．Calculatethepotentialofacellmadewithastandardbromineelectrodeastheanodeandastandardchlorineelectrodeasthecathode.

解答：

已知φCl2/Cl－＝1.358V；φBr2（l）/Br－＝1.087V

则电动势E=φ（＋）－φ（－）＝1.358－1.087＝0.271（V）

8.Calculatethepotentialofacellbasedonthefollowingreactionsatstandardconditions.

（1）2H2S＋H2SO3→3S＋3H2O

（2）2Br－＋2Fe3＋→Br2＋2Fe2＋

（3）Zn＋Fe2＋→Fe＋Zn2＋

（4）2MnO4－＋5H2O2＋6HCl→2MnCl2＋2KCl＋8H2O＋5O2

解答：

（1）0.308V　

（2）－0.316V　（3）0.323V　（4）0.828V

9.已知MnO4－＋8H＋＋5e＝Mn2＋＋4H2O　ϕ＝1.507V

Fe3＋＋e＝Fe2＋ϕ＝0.771V

（1）判断下列反应的方向

MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋→Mn2＋＋4H2O＋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。

（3）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＋→Mn2＋＋4H2O＋5Fe3＋

正向进行

（2）（－）Pt|Fe3＋（c1），Fe2＋（c2）‖MnO4－（c3），Mn2＋（c4）|Pt（＋）

E＝1.507－0.771＝0.736V

（3）E＝[1.507＋（0.0592/5）lg108]－0.771＝1.602－0.771＝0.831V

10.已知下列电池Zn|Zn2＋（xmol·L－1）‖Ag＋（0.1mol·L－1）|Ag的电动势E＝1.51V

求Zn2＋离子的浓度。

解答：

E＝ϕ+－ϕ-＝（ϕAg+/Ag＋0.0592lgcAg+）－（ϕZn2+/Zn＋

lgcZn2+）＝1.51mol·L

（0.799＋0.0592lg0.1）－（－0.763＋

lgcZn2+）＝1.51mol·L

∴c（Zn2＋）＝0.58mol·L－1

11.当HAc浓度为0.10mol·L－1，p（H2）=100kPa，测得E（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，E（HAc/H2）=E（HAc/H2）+0.059lg[H+]2/p（H2）/p

=0.059lg[H+]=-0.17V

可得[H+]=1.31×10-3mol·L－1

HAc的解离常数Ka=（[H+]）2/（c-[H+]）=1.74×10-5

12.在标准状况下，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＋＋2H2O

负极反应：

4HCl（浓）→Cl2＋2Cl-+4H++2e

标准状况下E=EMnO2/Mn2＋－ECl2/Cl-=1.23v-1.358v=-0.128v<0,故此时不能制得Cl2。

改用12mol·L－1的浓盐酸时，

E=[EMnO2/Mn2＋－0.0592/2lg（1/[H+]4）]－（ECl2/Cl-－0.0592/2lg[H+]4[Cl-]2

=（1.23+0.0592/2×4×1.08）-（1.358-0.0592/2×6×1.08）>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

（－）Pb|PbSO4，SO42－（1.0mol·L－1）‖Sn2＋（1.0mol·L－1）|Sn（＋）

在25C时测得电池电动势E＝0.22V，求PbSO4溶度积常数Ksp。

解答：

∵ϕ正＝－0.136v0.22＝－0.136-ϕ负

∴ϕ负＝－0.356V

∵[Pb2＋][SO42＋]＝Ksp

∴－0.356＝－0.126＋

lg[Pb2＋]

＝0.126＋

lg

∴Ksp＝1.7

10－8

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）|Hg2Cl2（l）|KCl（饱和）‖Cl-（c）|AgCl（s）|Ag（s）（＋）

解：

由题意得：

EAgCl（s）|Ag（s）=EAg+|Ag（s）+0.059lg[AgCl]/[Ag][Cl-1]

=0.799-0.059lg[Cl-1]

查表得EHg（s）|Hg2Cl2（l）|KCl（饱和）=0.25v

故电池的电动势为E=E+-E-=（0.799-0.059lg[Cl-1]）-0.25=0.280V

0.059lg[Cl-1]=0.269

故[Cl-1]=3.63×104mol·L－1

15.根据标准电极电势计算298K时下列电池的电动势及电池反应的平衡常数

（1）（－）Pb（s）|Pb2＋（0.1mol·L－1）‖Cu2＋（0.5mol·L－1）|Cu（s）（＋）

（2）（－）Sn（s）|Sn2＋（0.05mol·L－1）‖H＋（1.0mol·L－1）|H2（105Pa）,Pt（s）（＋）

（3）（－）Pt，H2（105Pa）|H＋（1mol·L－1）‖Sn4＋（0.5mol·L－1），Sn2＋（0.1mol·L－1）|Pt（＋）

（4）（－）Pt，H2（105Pa）|H＋（0.01mol·L－1）‖H＋（1.0mol·L－1）|H2（105Pa），Pt（＋）

解答：

（1）ϕ负＝－0.126＋

lg0.1＝－0.156

ϕ正＝0.337＋

lg0.5＝0.328

E＝0.328－（－0.156）＝0.484

E＝0.337＋0.126＝0.463

lgK＝

∴K＝4.38×10-15

（2）ϕ正＝0

ϕ负＝－0.136＋

lg0.05＝0.175

∴E＝0.175

lgK＝

∴K＝3.93×104

（3）ϕ负＝0

ϕ正＝0.151＋

lg

＝0.175

∴E＝0.172

lgK＝

∴K＝1.59×105

（4）ϕ正＝0

ϕ负＝0＋

lg

＝－0.1184

∴E＝0.1184

K＝1

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，判断下述那一和说法正确？

（a）反应

（1）的值ϕ最大而反应（3）的值ϕ最小；

（b）反应（3）的ϕ值最大；

（c）不明确A和B性质的条件下无法比较ϕ值的大小；

（d）三个反应的ϕ值相同。

答：

C

17．试根据下列元素电势图：

ϕA／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？

解答：

ϕSn4＋/Sn2＋＝0.154V　　　ϕFe3＋/Fe2＋＝0.771V

突跃范围：

（0.154＋3×

＝）0.2428V～（0.771—3×

＝）0.5934V

选次甲基蓝；符合，ϕsp＝

＝0.36V

19．将含有BaCl2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HCl再加入过量的KI并用Na2S2O3溶液滴定析出的I2，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－＝BaCrO4　2CrO42－＋6I－＋16H＋＝2Cr3＋＋8H2O＋3I2

I2＋2Na2S2O3＝Na2S4O6＋2NaI

∴Ba2＋~CrO42－~3/2I2~3S2O32－nBa2＋＝1/3nS2O32－

BaCl2%＝

＝47.14%

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CaC2O4，过滤、洗涤沉淀，将洗净的CaC2O4溶解于稀H2SO4中,用0.05052mol·L1KMnO4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-

n（Ca2+）=

n（MnO4-）

∴n（Ca2+）=0.003238mol

Ca2+%=

21.大桥钢梁的衬漆用红丹（Pb3O4）作填料，称取0.1000g红丹加HCl处理成溶液后再加入K2CrO4，使定量沉淀为PbCrO4：

Pb2++CrO42-==PbCrO4

将沉淀过滤、洗涤后溶于酸并加入过量的KI，析出I2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：

2Cr2-+6I-+16H+=2Cr3++8H2O+3I2

I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI

Pb3O4～3PbCrO4～3CrO42-～9/2I2～9Na2S2O3

n（Pb3O4）＝1/9n（Na2S2O3）

∴Pb3O4%＝

22.抗坏血酸（摩尔质量为176.1g·mol1）是一个还原剂，它的半反应为：

C6H6O6+2H++2e===C6H8O6

它能被I2氧化。

如果10.00mL柠檬水果汁样品用HAC酸化，并加入20.00mL0.02500mol·L－1I2溶液，待反应完全后，过量的I2用10.00mL0.0100mol·L－1Na2S2O3滴定，计算每毫升柠檬水果汁中抗坏血酸的质量。

解答：

C6H6O6～I2～2Na2S2O3n（C6H6O6）＝n（I2）＝1/2n（Na2S2O3）

∴W＝

23.已知Hg2Cl2（s）＋2e＝2Hg（l）＋2Cl－ϕ＝0.28V

Hg22＋＋2e＝2Hg（l）ϕ＝0.80V

求：

Ksp（Hg2Cl2）（提示：

Hg2Cl2（s）＝Hg22＋＋2Cl－）

解答：

Hg2Cl2（s）＋2e＝2Hg（l）＋2Cl－

Hg22＋＋2e＝2Hg（l）

将上述两方程式相减得：

Hg2Cl2（s）＝Hg22＋＋2Cl－E＝－0.52V

此反应的平衡常数K，即是的Hg2Cl2（s）Ksp，因此：

lgK＝lgKsp＝

＝－17.56　　K＝10－17.56

Ksp（Hg2Cl2）=K＝10－17.56

24.已知下列标准电极电势

Cu2＋＋2e＝Cuϕ＝0.34V

Cu2＋＋e＝Cu＋ϕ＝0.158V

（1）.计算反应Cu＋Cu2＋＝2Cu＋的平衡常数。

（2）已知Ksp（CuCl）＝1.2×10－6，试计算下面反应的平衡常数。

Cu＋Cu2＋＋2Cl－==2CuCl↓

解答：

（1）Cu2＋＋2e＝Cu

Cu2＋＋e＝Cu＋

Cu2＋0.158Cu＋ϕCu

0.34

=0.34

∴ϕ＝0.522V

lgK＝

∴K＝7.1×10－7

（2）对负极：

CuCl＋e＝Cu＋Cl－

Ksp＝[Cu＋][Cl－]

ϕCuCl/Cu＝0.522＋

lg[Cu＋]

＝0.522＋0.0592lg

因为[Cl－]＝1mol/L

ϕCuCl/Cu＝0.522＋0.592lg1.2×10－6

＝0.171V

对正极：

Cu2＋＋e＋Cl－==CuCl↓

ϕCu2+/Cucl＝ϕCu2+/Cu＝ϕCu2+/Cucl＋0.0592lg（Cu2+/Cu+）=0.158+0.0592lg（1/Ksp（CuCl））=0.158+0.0592lg（1/1.2×10-6）=0.504V

∴lgK＝

=5.63

∴K＝4.22×105

25.吸取50.00mL含有的IO3－和IO4－试液，用硼砂调溶液pH，并用过量KI处理，使IO4－转变为IO3－，同时形成的I2用去18.40mL0.1000mol·L－1Na2S2O3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IO3－和IO4－的浓度。

.解答：

IO4－+2I－+2H+=IO3-+I2+H2O,IO4－～I2～2Na2S2O3,n（IO4－）=1/2n（Na2S2O3）

C（IO4－）=

=0.01840mol/L

强酸酸化以后：

7I－+8H+=4I2+4H2O,IO4－～4I2～8Na2S2O3,n（IO4－）=1/8n（Na2S2O3）

IO3－+5I－+6H+=3I2+3H2O,IO3－～3I2～6Na2S2O3,n（IO3－）=1/6n（Na2S2O3）

I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+NaI,

设滴定IO4－所消耗的Na2S2O3的体积数为V1ml，滴定IO3－为V2ml

则0.0184×10=1/8×0.100V1

V1=14.72ml

V2=48.70-14.72=33.98ml

10.00×C（IO4－）=1/6×0.1000×33.98

∴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

I2+2S2O32-＝2I-+S4O62-

用此法分析铜矿样中的铜的含量，~为了使1.00mL0.1050mol·L－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（Cu2+）=n（S2O32-）=0.1050mol·L－1×1.00×10-3L=1.05×10-4mol

故m（Cu2+）=n（Cu2+）×M（Cu2+）=1.05×10-4mol×63.5g·mol－1=6.6675×10-3g

故应称取铜矿样：

m（Cu2+）/1.00﹪=0.66675g

27.Calculatethestandardfreeenergychangeat25℃forthereaction

Cd（s）＋Pb2＋（aq）→Cd2＋（aq）＋Pb（s）

.解答：

Cd（s）＋Pb2＋（aq）→Cd2＋（aq）＋Pb（s）

ϕCd2+/Cd＝－0.403Vϕpb2+/pb＝－0.126V

∴E＝－0.126－（－0.403）＝0.277V

ΔG＝－nFE＝2×96500×0.277＝－53461J·mol＝－53.461KJ·mol

28.Calculatethepotentialat25℃forthecell

Cd∣Cd2＋（2.00mol·L）‖Pb2＋（0.0010mol·L）∣Pb

Thecellreactionandstandardstatepotentialofthecellweredeterminedinexercise7-25.

解答：

ϕ正＝－0.126＋

lg0.001＝－0.2148V

ϕ负＝－0.403＋

lg2.00＝－0.394V

∴E＝－0.2148－（－0.394）＝0.179V

第7章习题解答

1.略

2．下列各组量子数组合哪些是不合理的？

为什么？

（顺序为n、l、m）

（1）210

（2）22-1（3）30+1

（4）20-1（5）23+2（6）43+2

2.答：

不合理的有

（2）（5）

（2）不符合l可取的最大值为n-1

（5）同上

3．在下列各组量子数中，填入空缺的量子数。

（顺序为n、l、m、ms）

（1）？

20-1/2

（2）2？

-1+1/2

（3）420？

（4）20？

+1/2

3.答：

（1）320-1/2；

（2）21-1+1/2

（3）420+1/2（或-1/2）;（4）200+1/2

4．氮原子的价电子构型是2s22p3，试用四个量子数分别表示每个电子的状态。

4.

n

l

m

ms

2s

2

0

0

+1/2

2s

2

0

0

-1/2

2p

2

1

0

+1/2

2p

2

1

+1

+1/2

2p

2

1

-1

+1/2

5．已知某元素原子的电子具有下列四个量子数（顺序为n、l、m、ms），试排出它们能量高低的顺序。

（1）32+1-1/2

（2）21+1+1/2

（3）210+1/2（4）31-1+1/2

（5）300-1/2（6）200+1/2

5.

（1）>（4）>（5）>

（2）=（3）>（6）

6．下列元素基态原子的电子排布各违背了什么原则？

（1）1s22s3

（2）1s22p3（3）1s22s22px22py1

6.

（1）泡利原理

（2）最低能量

（3）洪特规则

7．下列原子的电子排布中，哪种属于基态？

哪种属于激发态，哪种是错误的？

（1）1s22s12p2

（2）1s22s22p63s13d1（3）1s22s22d1

（4）1s22s22p43s1（5）1s22s32p1（6）1s22s22p63s1

解：

（1）

（2）（4）激发态（3）（5）错误（6）基态