无机化学(3)

2019-04-02 23:30

4. 根据??(Cu2??Cu) = 0.34V , ??(Zn2??Zn) = ?0.76V,可知反应Cu+Zn2?(1?10?5mol?L?1) = Cu 2? ( 0.1 mol?L-1 )+Zn在298 K时平衡常数约为( A )

A. 1037

B. 10?37 C. 1042

D. 10?42

5. 已知Ksp? (CuI)< Ksp? (CuBr)< Ksp? (CuCl),则?? (Cu2+/ CuI),?? (Cu2+/ CuBr), ?? (Cu2+/ CuCl)由低到高的顺序为( D )

A. ? ? (Cu2+/ CuI)

6. 根据?Cu2?/Cu?0.34V,?Fe3?/Fe2??0.77V,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. ? ?<0.77V B. ? ?>0.34V

C. 0.34V0.77V

7. 铜元素的标准电势图为 Cu2?.16V.52V?0???Cu??0???Cu

θθ 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~0.81V B. 0.74V~0.94V C. 0.90 V~0.78V D. 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:Na2S4O6 +2.5,(NH4)2S2O8+7,K2Cr2O7+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+S 3CuS + 8HNO3=3Cu(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O (2)PbO2+Mn+H→Pb

2+

+

2+

*???+MnO4 5PbO2+2Mn2++4H+=5Pb2++2MnO4+2H2O ?2--2---MnO?MnO?MnO424 3MnO+2HO =2MnO + MnO+4OH (3) 4242(4) S2O82-+Mn2+ →SO42-+MnO4- 5S2O82-+2Mn2++8 H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+ (5) Cr(OH)4-+HO2-+OH-→CrO42-+ H2O

2?- 2Cr (OH)?4+3H2O2 + 2OH ==2CrO4+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-。 θθ6.由?Co?1.92V,?O?1.23V,可知,Co3+是极强的氧化剂,能将水中氧氧化为O2,而Co2+3?/Co2?2/H2O2??在水溶液中很稳定。若在Co2+的溶液中加入NH3,生成的 Co(NH3)6很快被空气氧化为Co(NH3)3其原6。

因是 配合物的形成降低了电对的电极电位。由此推断?Co(NH2?的稳定性 高 。 Co(NH3)6θ3?2?3)6/Co(NH3)6θ?比?O 小 ,Co(NH3)36比2/H2O7.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0.5~1.0 mol·L-1终点时,溶液中酸的浓度约为0.2~0.5 mol·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+4 H++3eNO+2H2O ?? (NO3/ NO)=0.96V

?)/c?][c(H?)/c?]40.0591V[c(NO3? (NO3/ NO)=? (NO3/ NO)+ lgnp(NO)/p?-

?

pH=1.0 c(H+)=0.10 mol·L-1

0.0591V0.10mol?L?14lg()=0.88V ? (NO3/ NO)=0.96V+

31.0mol?L?1-

pH=7.0 c(H+)=1.0×107 mol·L-1

0.0591V1.0?10?7mol?L?14lg()=0.41V ? (NO3/ NO)=0.96V+?131.0mol?L-

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-

θ??(AgX/Ag)???(Ag+/Ag)?0.0592VlgKsp(AgX)-

θ??(AgCl/Ag)??θ(Ag+/Ag)?0.0592VlgKsp(AgCl) ?0.80V?0.0592Vlg(1.6?10-10) ?0.22Vθ?θ(AgI/Ag)??θ(Ag+/Ag)?0.0592VlgKsp(AgI) ?0.80V?0.0592Vlg(1.5?10-16) ?-0.14V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?θ[Fe(OH)3/Fe(OH)2]=-0.560V,?θ(Fe3+/Fe2+)=0.771V

?θ(O2/OH-)=0.401V,

?θ(O2/H2O)=1.229V

Eθ1=?θ (O2/OH-)-?θ [Fe(OH)3/Fe(OH)2] =0.961V Eθ2= ?θ(O2/H2O)-?θ(Fe3+/Fe2+)=0.458V

Eθ1>

Eθ2

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 负极:2Cl--2e = Cl2

?=0.358V ???=1.224V ??θθ =1.224-1.358=-0.134(V)<0 Eθ??????故标准下,MnO2和HCl反应不能制得Cl2

c(HCl)=10mol/L

0.0591Vc4(H?) ?????lg2c(Mn2?)θ?=1.224+

0.0591lg104 2=1.342(V)

θp/p0.0591VClθ??????lg22?

2c(Cl) =1.358+

0.05921lg2 210 =1.294(V)

??>??故用10 mol?L-1的HCl能制得Cl2。

(6)已知下列元素电势图:

0.90V0.80V.61V.36Vθ? Hg2????A??Hg2??Hg ,HClO?1???Cl2?1???Cl? 2??0.52V.36Vθ ClO-???A??Cl2?1???Cl?

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↓+2 H +

Hg22+2 OH-= 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+4 I-=[HgI4]2-+Hg (7)已知锰和碘的元素电势图为

1.679V.224Vθ?A????????????nΟ????nΟ2?1????n2? 4??

1.195Vθ??B???????????IΟ3????I2?0.535V???I?

写出酸性溶液中,下列条件下KMnO4与KI反应的方程式:

①KMnO4过量;②KI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+)=0.46 V

nEθlgK?

0.0591VθlgKθ?6(1.23V?0.77V)

0.0591VK?=4.18×1046

?rGm?=- RTlnK?=-8.314×298×ln4.18×1046 =-163.0 kJ?mol-1 (2)Hg2++Hg = Hg22+ 解:E??(Hgθθθ2??θ2?/Hg22)??(Hg2/Hg)=0.920V-0.7973V=0.1227 V>0

nEθ0.1227VlgK???2.0726

0.0591V0.0591VKθ=1.2×102

?rGm?=- RTlnK?=-8.314×298×ln1.2×102 = -11.86 kJ?mol-1

(3)Fe3++Ag = Ag++Fe2+

解:标态下,?? (Ag+/Ag)=0.80 V, ?? (Fe3+/ Fe2+)=0.77V

??=?? (Ag+/Ag)-?? (Fe3+/ Fe2+)=0.03 V

nEθlgK?

0.0591VθlgKθ?1(0.80V?0.77V)

0.0591VK?=3.21

?rGm?=- RTlnK?=-8.314×298×ln3.21 =-2.89 kJ?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·L1) || H+(1.0mol·L1) | H2(100kPa),Pt(+) 解:电极反应 2H++2e-=H2

?-(H+/H2)??θ(H+/H2)0.0591V[c(H+)/cθ]2 ?lg2p(H2)/pθ?0.0591Vc(H)/cθE???(H/H2)???(H/H2)?0V-lg?0.17V θ2p(H)/p? c(H+)=1.8×10-6 mol·L-1

3. 已知

(-)Cu|Cu2+(0.10 mol·L-1)‖ClO3-(2.0 mol·L-1),H+(5.0 mol·L-1),Cl-(1.0mol·L-1)|Pt(+),(1)写出原电池反应。(2)

θ

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K。(?θ(Cu2+/Cu)=0.3417V, ?θ(ClO3-/Cl-)=1.45V) 解:(1)原电池反应为:

?ClO3?3Cu?6H??Cl??3Cu2??3H2O

(2)298K时,

正极的电极电位为:

?)/cθ?c6(H?)/cθ0.0591Vc(ClO3???(ClO/Cl)?lg6c(Cl-)/cθθ?3??????1.451V?负极的电极电位为:

0.0591V2.0?5.0lg?1.495V61.06

???θ(Cu2?/Cu)?0.0591Vlg(Cu2?)2

0.0591V?????0.3417V?lg0.12?0.2826V2?电池的电动势为:E????????(ClO3/Cl?)??(Cu2?/Cu)?1.495V?0.2826V?1.212V

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:

θθ?Eθ????????θ(ClO3/Cl?)??θ(Cu2?/Cu)?1.451V?0.3417V?1.109V


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