《智能電子技術(shù)實(shí)踐》項(xiàng)目一

1、氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)氧化還原反應(yīng)與電化學(xué)3.用離子用離子-電子法配平下列半反應(yīng)電子法配平下列半反應(yīng) (1)NO3- NO2-(酸性介質(zhì)酸性介質(zhì))(2) Br2 BrO3- (堿性介質(zhì)堿性介質(zhì))(3) H2O2 H2O(酸性介質(zhì)酸性介質(zhì))(4) H2O2 O2 (堿性介質(zhì)堿性介質(zhì))(5)CrO42- CrO2- (堿性介質(zhì)堿性介質(zhì))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-

2、 +2H2O+3e- = CrO2- +4OH- 4.用離子用離子- -電子法配平下列反應(yīng)式：電子法配平下列反應(yīng)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- +8H2O(3) 5) H2O2 = O2+ 2H+ +2e + 2) MnO4-+8H+5e =Mn2+4H2O得得： 2MnO4

3、+ 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+ +5H2O5. 將下列氧化還原反應(yīng)組成原電池，寫(xiě)出原電池符將下列氧化還原反應(yīng)組成原電池，寫(xiě)出原電池符號(hào)和兩極反應(yīng)。號(hào)和兩極反應(yīng)。 (1) Pb+ 2Fe2+ = 2Fe3+ + Pb2+ (2) Ni + Sn4+ = Ni2+ + Sn2+ 解：解： (1) 負(fù)極：負(fù)極：Pb= Pb2+ +2e- 正極：正極：Fe3+ +e- = Fe2+ 原電池符號(hào)：原電池符號(hào)：

4、 (-) Pb|Pb2+ (c1) | Fe3+(c2) , Fe2+ (c3) | Pt (+) (2) 負(fù)極：負(fù)極：Ni= Ni2+ +2e- 正極：正極：Sn4+ +2e- = Sn2+ 原電池符號(hào)：原電池符號(hào)： (-) Ni | Ni2+ (c1) | Sn2+(c2) , Sn4+(c3) | Pt (+)46. 寫(xiě)出下列各電池的化學(xué)反應(yīng)式，并計(jì)算寫(xiě)出下列各電池的化學(xué)反應(yīng)式，并計(jì)算298.15K時(shí)電池的時(shí)電池的電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)。(1)(-) Fe|Fe2+ (0.001moldm-3) | Ni2+ (0.1moldm-3) | Ni (+) (2)(-) Pb|Pb2+ (1mold

5、m-3) | Ag+ (1moldm-3) | Ag (+) 56.解：解： (1) Fe+ Ni2+ = Fe2+ + Ni += (Ni2+/Ni)+(0.059/2)lg0.1 =-0.23-0.0295=-0.26V -= (Fe2+/ Fe)+(0.059/2)lg0.001 =-0.4402-0.0885 =-0.53V E= + - - = -0.26-(-0.53)=0.27V (2)Pb+ 2Ag+ = Pb2+ + 2Ag E = + - - = (Ag+/Ag)- (Pb2+/Pb) =0.7996-(-0.1263)=0.9255V7.將下列反應(yīng)組成原電池將下列反應(yīng)組成

6、原電池 Sn2+ + 2Fe2+ = Sn4+ + 2Fe2+ (1)寫(xiě)出原電池符號(hào)。寫(xiě)出原電池符號(hào)。 (2)計(jì)算在計(jì)算在298.15K標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)原電池的電動(dòng)勢(shì)和反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)原電池的電動(dòng)勢(shì)和反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變。吉布斯函數(shù)變。 (3)若改變?nèi)舾淖僑n2+濃度，使其濃度，使其c(Sn2+)=1.010-3moldm-3，則則原電池的電動(dòng)勢(shì)為多少？原電池的電動(dòng)勢(shì)為多少？ (4)該原電池在使用若干時(shí)間后，電池的電動(dòng)勢(shì)和兩極該原電池在使用若干時(shí)間后，電池的電動(dòng)勢(shì)和兩極的電極電勢(shì)如何變化？的電極電勢(shì)如何變化？7.解：解：(1)原電池符號(hào)：原電池符號(hào)： (-) Pt| Sn2+(c1) , Sn4+(c2)

7、 | Fe2+ (c3) , Fe3+(c4) | Pt (+)(2) E = (Fe3+/ Fe2+ ) - (Sn4+ / Sn2+) =0.770-0.15=0.62V G =-nFE =-2964850.62 =-119641 Jmol-1=-119.641 kJmol-1(3) (-)= (Fe3+/ Fe2+ )+(0.059/2)lg(1/1.0 10-3) =0.15+0.0885=0.238V E= (+)- (-)= 0.770-0.238=0.532V(4) 使用后：使用后： c(Fe3+) ， c(Fe2+) ， (+) ； c(Sn2+) ， c(Sn4+) ， (-

8、) ； E減小。減小。 使用若干時(shí)間后使用若干時(shí)間后E減小直至減小直至E=0。88.下列電池反應(yīng)中，當(dāng)下列電池反應(yīng)中，當(dāng)Cu2+濃度為何值時(shí)，該原電池的電濃度為何值時(shí)，該原電池的電動(dòng)勢(shì)為零？動(dòng)勢(shì)為零？ Ni + Cu2+ (x moldm-3 )= Ni2+ (1.0 moldm-3 ) + Cu9. .由鎳電極和標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池。由鎳電極和標(biāo)準(zhǔn)氫電極組成原電池。 若若c(Ni2+ )=0.01 moldm-3 時(shí)，原電池的電動(dòng)勢(shì)為時(shí)，原電池的電動(dòng)勢(shì)為0.288V，其中其中Ni為負(fù)極。試計(jì)算鎳電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。為負(fù)極。試計(jì)算鎳電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)。98.解解: : (+)= (Cu2+/C

9、u )+(0.059/2)lgc(Cu2+) =0.3402+(0.059/2)lgc(Cu2+) (-)= (Ni2+/Ni)=-0.23V 由由E= (+)- (-)=0得：得： (+)= (-)，即即 0.3402+(0.059/2)lgc(Cu2+) =-0.23 c(Cu2+) =4.69 10-20 moldm-3 9.解解: : E= (+)- (-)= (H+/ H2 ) - (Ni2+ / Ni) = (Ni2+ / Ni) = (Ni2+ / Ni)-(0.059/2)lg0.01 =0.288 (Ni2+/Ni)= 0.229V10.由兩個(gè)氫電極由兩個(gè)氫電極H2(1.01

10、325105Pa)|H+ (0.1 moldm-3 ) 和和H2(1.01325105Pa)|H+ (x moldm-3 ) 組成原電池，測(cè)得該組成原電池，測(cè)得該原電池的電動(dòng)勢(shì)為原電池的電動(dòng)勢(shì)為0.016V。若電極若電極H2(1.01325105Pa)|H+ (x moldm-3 ) 作為該原電池的正極，問(wèn)組成該電極的作為該原電池的正極，問(wèn)組成該電極的H+濃度為多少？濃度為多少？11.今有一種含有今有一種含有Cl-、Br-、I-三種離子的混合溶液，欲使三種離子的混合溶液，欲使I-氧化為氧化為I2而又不使而又不使Br-、Cl-氧化，在常用的氧化劑氧化，在常用的氧化劑Fe2(SO4)3和和KMnO

11、4中，選用哪一種能符合上述要求？中，選用哪一種能符合上述要求？10.解解: E= (+)- (-) =(0.059/2)lgx2/1 - (0.059/2)lg0.12/1 =0.059(lgx + 1) =0.016 lgx=-0.729 即即: :x=0.19 x=0.19 moldm-3 11.解解: 已知：已知： (I2/I-)=+0.535V (Br2/Br-)=+1.065V (Cl2/Cl-)=+1.3583V (Fe3+/Fe )=+0.770V (MnO4-/ Mn2+ )=+1.491V即即: (I2/I-) (Fe3+/Fe ) (Br2/Br-) (Cl2/Cl-) (

12、MnO4-/ Mn2+ )選擇選擇Fe2(SO4)3合適。合適。1212.通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下現(xiàn)象通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下現(xiàn)象 (1)在水溶液中，在水溶液中，KI能與能與FeCl3反應(yīng)生成反應(yīng)生成I2和和FeCl2，而而KBr則不能與則不能與FeCl3反應(yīng)；反應(yīng)； (2)溴水能與溴水能與FeSO4溶液作用生成溶液作用生成Fe3+ 和和Br-離子，而碘離子，而碘則不能與則不能與FeSO4反應(yīng)。反應(yīng)。 根據(jù)以上現(xiàn)象定性地推斷根據(jù)以上現(xiàn)象定性地推斷Br2/Br- 、 I2/I-和和Fe3+/Fe三三電對(duì)電極電勢(shì)的大小。電對(duì)電極電勢(shì)的大小。l解解: (I2/I-) (Fe3+/Fe )0 即即Fe3+為氧化劑，為

13、氧化劑， Cu為還原劑為還原劑 所以反應(yīng)正向進(jìn)行。所以反應(yīng)正向進(jìn)行。(Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+)(3) (Sn4+/ Sn2+ )=+0.15V (Fe3+/ Fe2+)=+0.770V E = (Sn4+/ Sn2+) - (Fe3+/ Fe2+) = 0.15 - 0.770 =-0.62V0 即即Fe3+為氧化劑，為氧化劑， Sn2+為還原劑為還原劑 所以反應(yīng)逆向進(jìn)行。所以反應(yīng)逆向進(jìn)行。(Sn4+ +2Fe2+ Sn2+ +2Fe3+)(2) (Fe3+/ Fe2+)=+0.770V (Cr2O72-/ Cr3+ )=+1.33V E = (Fe3+/ Fe2+) - (Cr

14、2O72-/ Cr3+ ) =0.770- 1.33=-0.56V0 即即Cr2O72-為氧化劑，為氧化劑， Fe2+為還原劑為還原劑 所以反應(yīng)逆向進(jìn)行。所以反應(yīng)逆向進(jìn)行。即：即：6Fe3+ +2Cr3+ +7H2O Cr2O72-+ 6Fe2+14H+17.試求下列電池反應(yīng)在試求下列電池反應(yīng)在298.15K時(shí)的時(shí)的G值。說(shuō)明反應(yīng)值。說(shuō)明反應(yīng)是否能從左至右自發(fā)進(jìn)行。是否能從左至右自發(fā)進(jìn)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

15、.9101325 Pa)17.解解: (1) + = (Cl2 / Cl-)=+1.3583V = (Cu2+/Cu)=+0.3402V( (附錄數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤；附錄數(shù)據(jù)，錯(cuò)誤；正確應(yīng)為正確應(yīng)為0.337V) G=-nFE=-196485(1.3583- 0.3402) 10-3 =-98.23 kJmol-10 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。17.解解: (1) + = (Cl2 / Cl-)=+1.3583V = (Cu2+/Cu)=+0.337V G=-nFE=-196485(1.3583- 0.337) 10-3 =-98.54 kJmol-10 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。

16、18. 在在298.15K時(shí)，由時(shí)，由Co|Co2+(1moldm-3) 和和 Cl2 (101325Pa) |Cl- (1moldm-3)組成原電池，測(cè)得其組成原電池，測(cè)得其電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為1.63V，此時(shí)鈷電極為負(fù)極。現(xiàn)已知氯此時(shí)鈷電極為負(fù)極?，F(xiàn)已知氯電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為1.36V，問(wèn)：?jiǎn)枺?1)此電池反應(yīng)的方向如何？此電池反應(yīng)的方向如何？(2)鈷電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為多少？鈷電極的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為多少？(3)當(dāng)當(dāng)氯氣的壓力增大或減小時(shí)，原電池的電動(dòng)氯氣的壓力增大或減小時(shí)，原電池的電動(dòng)勢(shì)將如何變化？勢(shì)將如何變化？(4)當(dāng)當(dāng)Co2+濃度降低時(shí)，原電池的電動(dòng)勢(shì)將如何濃度降低時(shí)，

17、原電池的電動(dòng)勢(shì)將如何變化？變化？18.解解: (1)Co+Cl2(g)=Co2+2Cl (2) E = + - = (Cl2 /Cl) - (Co2+ / Co ) (Co2+/Co)= (Cl2 /Cl) - E =1.36-1.63=-0.27V(3) Cl2+2e = 2Cl (+)= (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(

18、Co2+) , (-) , E 。19.從標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值分析下列反應(yīng)向哪一方向進(jìn)行？從標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)值分析下列反應(yīng)向哪一方向進(jìn)行？ MnO2+2Cl-+4H+Mn2+Cl2+2H2O實(shí)驗(yàn)室是根據(jù)什實(shí)驗(yàn)室是根據(jù)什么么原理，采取什原理，采取什么措施，使之產(chǎn)生么措施，使之產(chǎn)生Cl2氣的？氣的？19. (MnO2/ Mn2+ )=+1.208V (Cl2/Cl-)=+1.3583V (MnO2/ Mn2+ ) (Cl2 /Cl-) ，這時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，生成這時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，生成 Cl2氣。氣。判斷歧化反應(yīng)能否發(fā)生的一般規(guī)則：判斷歧化反應(yīng)能否發(fā)生的一般規(guī)則： 按元素的氧化數(shù)由高到低的順序把各物種的化學(xué)式按元素的氧化數(shù)由高到低的順序把各物種的化學(xué)式從左到右寫(xiě)出來(lái)：從左到右寫(xiě)出來(lái)： A 左左 B 右右 C(1) 若若 右右 左左 ，B既是既是 值大的電對(duì)的氧化態(tài)，可作值大的電對(duì)的氧化態(tài)，可作氧化劑；又是氧化劑；又是 值小的電對(duì)的還原態(tài)，又可作還原劑，值小的電對(duì)的還原態(tài)，又可作還原劑，所以所以B能夠自發(fā)發(fā)生歧化反應(yīng)：能夠自發(fā)發(fā)生歧化反應(yīng)： B+BA+C(2) 若若 右右 0 l 歧化反應(yīng)可以進(jìn)行。歧化反應(yīng)可以進(jìn)行。 l 即：即：3 MnO42 +4H+=2MnO4 + MnO2+2H2O