作业题解氧化还原反应与电化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

氧化还原反应与电化学氧化还原反应与电化学 作业：作业：123页：页：4、5、7、8、9、10、11、12；123页：页：14、16、17、18、19、21。第1页l3.用离子用离子-电子法配平以下半反应电子法配平以下半反应l(1)NO3-NO2-(酸性介质酸性介质)l(2)Br2 BrO3-(碱性介质碱性介质)l(3)H2O2 H2O(酸性介质酸性介质)l(4)H2O2 O2(碱性介质碱性介质)l(5)CrO42-CrO2-(碱性介质碱性介质)解：解：(1)NO3-+2H+2e-=NO2-+H2Ol (2)Br2+12OH-=2BrO3-+6H2O+10e-l (3)H2O2+2H+2e-=2H2Ol (4)H2O2+2OH-=O2+2H2O+2e-l (5)CrO42-+2H2O+3e-=CrO2-+4OH-第2页4.用离子用离子-电子法配平以下反应式：电子法配平以下反应式：解：解：(1)5)Fe2+=Fe3+e-+1)MnO4-+8H+5e-=Mn2+4H2O得：得：5Fe2+MnO4-+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O(2)2)Cr3+8OH-=CrO42-+4H2O+3e-+3)H2O2+2e-=2OH-得：得：2Cr3+3H2O2+10OH-=2CrO42-+8H2O5)H2O2=O2+2H+2e-+2)MnO4-+8H+5e-=Mn2+4H2O得：得：2MnO4-+5 H2O2+6 H+=2Mn2+5O2+8H2O(4)4)Mg=Mg2+2e-+1)2NO3-+10H+8e-=N2O+5H2O得：得：2NO3-+4Mg+10H+=N2O+4Mg2+5H2O第3页5.将以下氧化还原反应组成原电池，写出原电池符将以下氧化还原反应组成原电池，写出原电池符号和两极反应。号和两极反应。(1)Pb+2Fe2+=2Fe3+Pb2+(2)Ni+Sn4+=Ni2+Sn2+解：解：(1)负极：负极：Pb=Pb2+2e-正极：正极：Fe3+e-=Fe2+原电池符号：原电池符号：(-)Pb|Pb2+|Fe3+,Fe2+|Pt(+)(2)负极：负极：Ni=Ni2+2e-正极：正极：Sn4+2e-=Sn2+原电池符号：原电池符号：(-)Ni|Ni2+|Sn2+,Sn4+|Pt(+)第4页l6.写出以下各电池化学反应式，并计算写出以下各电池化学反应式，并计算298.15K时电池电时电池电动势。动势。l(1)(-)Fe|Fe2+(0.001moldm-3)|Ni2+(0.1moldm-3)|Ni(+)l(2)(-)Pb|Pb2+(1moldm-3)|Ag+(1moldm-3)|Ag(+)第5页l6.解：解：负极：负极：Fe=Fe2+2e-正极：正极：Ni2+2e-=Ni l(1)Fe+Ni2+=Fe2+Nil +=(Ni2+/Ni)+(0.059/2)lg0.1l =-0.23-0.0295=-0.26Vl -=(Fe2+/Fe)+(0.059/2)lg0.001l =-0.4402-0.0885l =-0.53Vl E=+-=-0.26-(-0.53)=0.27Vl (2)Pb+2Ag+=Pb2+2Agl E=+-=(Ag+/Ag)-(Pb2+/Pb)l =0.7996-(-0.1263)=0.9259V第6页l7.将以下反应组成原电池将以下反应组成原电池l Sn2+2Fe2+=Sn4+2Fe2+l (1)写出原电池符号。写出原电池符号。l (2)计算在计算在298.15K标准态时原电池电动势和反应吉布斯标准态时原电池电动势和反应吉布斯函数变。函数变。l (3)若改变若改变Sn2+浓度，使其浓度，使其c(Sn2+)=1.010-3moldm-3，则则原电池电动势为多少？原电池电动势为多少？l (4)该原电池在使用若干时间后，电池电动势和两极电该原电池在使用若干时间后，电池电动势和两极电极电势怎样改变？极电势怎样改变？第7页7.解：解：(1)原电池符号：原电池符号：(-)Pt|Sn2+,Sn4+|Fe2+,Fe3+|Pt(+)(2)E=(Fe3+/Fe2+)-(Sn4+/Sn2+)=0.770-0.15=0.62V G=-nFE=-2964850.62 =-119641 Jmol-1=-119.641 kJmol-1l(3)(-)=(Sn4+/Sn2+)+(0.059/2)lg(1/1.0 10-3)l =0.15+0.0885=0.238Vl E=(+)-(-)=0.770-0.238=0.532Vl(4)使用后：使用后：c(Fe3+)，c(Fe2+)，(+)；l c(Sn2+)，c(Sn4+)，(-)；l E减小。减小。l 使用若干时间后使用若干时间后E减小直至减小直至E=0。第8页l8.以下电池反应中，当以下电池反应中，当Cu2+浓度为何值时，该原电池电浓度为何值时，该原电池电动势为零？动势为零？l Ni+Cu2+(x moldm-3)=Ni2+(1.0 moldm-3)+Cul9.由镍电极和标准氢电极组成原电池。由镍电极和标准氢电极组成原电池。l 若若c(Ni2+)=0.01 moldm-3 时，原电池电动势为时，原电池电动势为0.288V，其中其中Ni为负极。试计算镍电极标准电极电势。为负极。试计算镍电极标准电极电势。第9页l8.解解:(+)=(Cu2+/Cu)+(0.059/2)lgc(Cu2+)l =0.3402+(0.059/2)lgc(Cu2+)l (-)=(Ni2+/Ni)=-0.23Vl 由由E=(+)-(-)=0得：得：(+)=(-)，即即l 0.3402+(0.059/2)lgc(Cu2+)=-0.23l c(Cu2+)=4.69 10-20l9.解解:E=(+)-(-)=(H+/H2)-(Ni2+/Ni)l =-(Ni2+/Ni)l =-(Ni2+/Ni)-(0.059/2)lg0.01l =0.288l (Ni2+/Ni)=-0.23V第10页l10.由两个氢电极由两个氢电极H2(1.01325105Pa)|H+(0.1 moldm-3)和和H2(1.01325105Pa)|H+(x moldm-3)组成原电池，测组成原电池，测得该原电池电动势为得该原电池电动势为0.016V。若电极若电极H2(1.01325105Pa)|H+(x moldm-3)作为该原电池正极，作为该原电池正极，问组成该电极问组成该电极H+浓度为多少？浓度为多少？l11.今有一个含有今有一个含有Cl-、Br-、I-三种离子混合溶液，欲使三种离子混合溶液，欲使I-氧化为氧化为I2而又不使而又不使Br-、Cl-氧化，在惯用氧化剂氧化，在惯用氧化剂Fe2(SO4)3和和KMnO4中，选取哪一个能符合上述要求？中，选取哪一个能符合上述要求？第11页l10.解解:负极：负极：H2=2H+2e-正极：正极：2H+2e-=H2l E=(+)-(-)l =(0.059/2)lgx2/1-(0.059/2)lg0.12/1 l =0.059(lgx+1)l =0.016 Vl lgx=-0.729l 即即:x=0.19 moldm-3 第12页l11.解解:已知：已知：(I2/I-)=+0.535Vl (Br2/Br-)=+1.065Vl (Cl2/Cl-)=+1.3583Vl (Fe3+/Fe)=+0.770Vl (MnO4-/Mn2+)=+1.491Vl即即:(I2/I-)(Fe3+/Fe)(Br2/Br-)l (Cl2/Cl-)(MnO4-/Mn2+)l选择选择Fe2(SO4)3适当。适当。第13页l12.经过试验得到以下现象经过试验得到以下现象l (1)在水溶液中，在水溶液中，KI能与能与FeCl3反应生成反应生成I2和和FeCl2，而而KBr则不能与则不能与FeCl3反应；反应；l (2)溴水能与溴水能与FeSO4溶液作用生成溶液作用生成Fe3+和和Br-离子，而离子，而碘则不能与碘则不能与FeSO4反应。反应。依据以上现象定性地推断依据以上现象定性地推断Br2/Br-、I2/I-和和Fe3+/Fe三电对电极电势大小。三电对电极电势大小。l解解:(I2/I-)(Fe3+/Fe)(Br2/Br-)l13.求反应求反应Sn+Pb2+(1 moldm-3)=Pb+Sn2+(1moldm-3)在在298.15K时平衡常数，并写出原电池符号。时平衡常数，并写出原电池符号。第14页l13.解：解：原电池符号：原电池符号：l (-)Sn|Sn2+(1moldm-3)|Pb2+(1moldm-3)|Pb(+)l +=(Pb2+/Pb)=-0.1263Vl -=(Sn2+/Sn)=-0.1364Vl E=+-=-0.1263-(-0.1364)l =0.0101V第15页l14.已知原电池：已知原电池：l(-)Pb|Pb2+(0.01moldm-3)|Ag+(1moldm-3)|Ag(+)l(1)求求298.15K时原电池电动势。时原电池电动势。l(2)写出电池反应并计算反应写出电池反应并计算反应G 值。值。l(3)分别从分别从 E 值和值和G 值计算反应平衡常数。值计算反应平衡常数。解解:负极：负极：Pb=Pb2+2e-正极：正极：Ag+e-=Ag 第16页l(1)(+)=(Ag+/Ag)=+0.7996Vl (-)=(Pb2+/Pb)+(0.059/2)lg0.01l =-0.1263-0.059=-0.1853Vl E=(+)-(-)=0.7996-(-0.1853)=0.9849V(2)电池反应：电池反应：Pb+2Ag+=Pb2+2AgG=-nFE=-2964850.7996-(-0.1263)10-3 =-178.67 kJmol-1(3)方法方法:lgK =-G/2.303RT =-178.67 103/2.303 8.314 298.15 解解得得:K =1.98 1031方法方法:lgK=nE/0.059=2 0.7996-(-0.1263)/0.059 =31.39 解得解得:K =2.43 1031第17页l(3)(Sn4+/Sn2+)=+0.15Vl (Fe3+/Fe2+)=+0.770l E=(Sn4+/Sn2+)-(Fe3+/Fe2+)l =0.15-0.770=-0.62V0l 即即Fe3+为氧化剂，为氧化剂，Cu为还原剂为还原剂l 所以反应正向进行。所以反应正向进行。(Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+)l(2)(Fe3+/Fe2+)=+0.770l (Cr2O72-/Cr3+)=+1.33V E=(Fe3+/Fe2+)-(Cr2O72-/Cr3+)=0.770-1.33=-0.56V0l 即即Cr2O72-为氧化剂，为氧化剂，Fe2+为还原剂为还原剂l 所以反应逆向进行。所以反应逆向进行。l即：即：6Fe3+2Cr3+7H2O Cr2O72-+6Fe2+14H+第21页l17.试求以下电池反应在试求以下电池反应在298.15K时时G值。说明反应是值。说明反应是否能从左至右自发进行。否能从左至右自发进行。(1)1/2Cu+1/2Cl2(101325 Pa)=1/2Cu2+(1moldm-3)+Cl-(1moldm-3)(2)Cu+2H+(0.01moldm-3)=Cu2+(0.1moldm-3)+H2(0.9101325 Pa)第22页l17.解解:(1)(+)=(Cl2/Cl-)=+1.3583Vl (-)=(Cu2+/Cu)=+0.3402V G=-nFE=-196485(1.3583-0.3402)10-3 =-98.23 kJmol-10 反应不能自发进行。反应不能自发进行。第23页l18.在在298.15K时，由时，由Co|Co2+(1moldm-3)和和 Cl2(101325Pa)|Cl-(1moldm-3)组成原电池，测组成原电池，测得其电动势为得其电动势为1.63V，此时钴电极为负极。现此时钴电极为负极。现已知氯电极标准电极电势为已知氯电极标准电极电势为1.36V，问：问：l(1)此电池反应方向怎样？此电池反应方向怎样？l(2)钴电极标准电极电势为多少？钴电极标准电极电势为多少？l(3)当当氯气压力增大或减小时，原电池电动势将氯气压力增大或减小时，原电池电动势将怎样改变？怎样改变？l(4)当当Co2+浓度降低时，原电池电动势将怎样改浓度降低时，原电池电动势将怎样改变？变？第24页l18.解解:(1)Co+Cl2(g)=Co2+2Cl-l (2)E=(+)-(-)l =(Cl2/Cl-)-(Co2+/Co)l (Co2+/Co)=(Cl2/Cl-)-E l =1.36-1.63=-0.27V(3)Cl2+2e-=2Cl-l (+)=(Cl2/Cl-)+(0.059/2)lg p(Cl2)/p/c2(Cl-)/c p(Cl2)，(Cl2/Cl-)，(+)，E ；p(Cl2)，(Cl2/Cl-)，(+),E 。(4)(-)=(Co2+/Co)=(Co2+/Co)+(0.059/2)lgc(Co2+)c(Co2+),(-),E。第25页l19.从标准电极电势值分析以下反应向哪一方向进行？从标准电极电势值分析以下反应向哪一方向进行？l MnO2+2Cl-+4H+Mn2+Cl2+2H2Ol试验室是依据什试验室是依据什么么原理，采取什原理，采取什么办法，使之产生么办法，使之产生Cl2气？气？第26页l19.(MnO2/Mn2+)=+1.208Vl (Cl2/Cl-)=+1.3583Vl (MnO2/Mn2+)(Cl2/Cl-)，l这时反应正向进行，生成这时反应正向进行，生成 Cl2气。气。第27页l判断歧化反应能否发生普通规则：判断歧化反应能否发生普通规则：l 按元素氧化数由高到低次序把各物种化学式从左到按元素氧化数由高到低次序把各物种化学式从左到右写出来：右写出来：l A 左左 B 右右 Cl(1)若若 右右 左左 ，B既是既是 值大电正确氧化态，可作氧值大电正确氧化态，可作氧化剂；又是化剂；又是 值小电正确还原态，又可作还原剂，所以值小电正确还原态，又可作还原剂，所以B能够自发发生歧化反应：能够自发发生歧化反应：l B+BA+Cl(2)若若 右右 0 l 歧化反应能够进行。歧化反应能够进行。l 即：即：3 MnO42-+4H+=2MnO4-+MnO2+2H2O第29页l21.用反应式表示以下物质主要电解产物。用反应式表示以下物质主要电解产物。l (1)电解电解NiSO4溶液，阳极用镍，阴极用铁。溶液，阳极用镍，阴极用铁。l (2)电解熔融电解熔融MgCl2，阳极用石墨，阴极用铁。，阳极用石墨，阴极用铁。l (3)电解电解KOH溶液，两极都用铂。溶液，两极都用铂。l21.解解:(1)阳极：阳极：Ni=Ni2+2e-l 阴极：阴极：2H+2e-=H2 l (2)阳极：阳极：2Cl-=Cl2+2e-l 阴极：阴极：Mg2+2e-=Mgl (3)阳极：阳极：4OH-=O2+2H2O+4e-l 阴极：阴极：2H+2e-=H2第30页