现代化学基础习题第七章答案

（提示：计算所需要的热力学数据等可查阅教材附录获得）

1（7－13）. 利用甲醇燃烧反应的燃料电池，已知电极反应如下： 负极：CH3OH(l)6OH(aq)CO2(g)5H2O(l)6e

正极：O(g)2He4OH(aq)，E022O(l)4O2/OH0.401V

（1）由热力学数据，求负极的标准电极电势。 （2）求E电池。

（提示：组成反应后根据标准生成自由能计算反应反应ΔG0获得E电池，最后计算负极的标准电极电势）

电化学反应方程：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

G2mfGm(CO2,g)4fGm(H2Ol,)2fGm(CH3OH,l)0 =2×-394.4+4×-237.1- 2×﹙-39.87﹚=-1657.46KJ／mol

rGrGm=-ZE电池F 则 E电池=m/-ZF=1.431V

E电池EE

EEE电池0.401-1.431=-1.03V

2（7－16）. 为什么把Mg块捆绑在海船的铁壳外面防船壳腐蚀？

EMg22.372V小于E0.447VMgFe2Fe，则组成原电池，Fe为

正极，阴极保护作用，使Fe免受腐蚀

3（7－23） 写出下列电池的总反应，查阅教材附录9相关数据求

对应反应的E电池和rGm： （1）()Al|Al3(aq)||Ni2|Ni()

（2）()Pt|Fe3(aq),Fe2(aq)||Ag(aq)|Ag()

（3）()Pt|ClCl(aq)||Pb2(aq),H2(g)|(aq)|PbO2(s),Pb()

（4）()Ni|Ni2(aq)||Pb2(aq)|Pb()

(1) 2Al+3Ni2+=2Al3++3Ni ENi2EAl3电池=

ENi-

Al=-0.257-(-1.662)=1.405V

rGm=-ZE电池F=-6×1.405×

96500=-81.350KJ／mol

同理（2） Fe2++Ag+=Ag+Fe3+

E电池=0.0286V rGm=-0.276KJ／mol

(3) Cl2+Pb2++H2O=2Cl-+PbO2+4H+ E电池=0.0975V rGm=-18.818KJ／mol

（4）Ni+Pb2+=Ni2++Pb

E电池=0.1308V rGm=-25.244J／mol

第1页

4（7－25）. 已知电极电势E(O2/H2O)1.23V，分别计算在

298K时，PH＝2，7，14时，电极电势E(O2/H2O)（设

P100kPa），并求电极电势E(OO22/OH)。

电极反应：O2+4H++4e-=2H2O 由能斯特

公式，EE0.059PO2HO2O=2+lg[H]4[O2]H2O4P=1.23V+0.059

lg[H]

当PH=2时,

EO2H2O=1.23+0.059×(-2)=1.112V

同理，当PH=7时，

EO2H2O=0.817V

E 当PH=14时,

O2OH=0.404V,此时电极反应：

O2+2H2O+4e-=4OH-

5（7－29） 铅酸电池是常用的蓄电池，电极反应为：

正极：PbO4H(aq)SO2s)2H2(s)4(aq)2ePbSO4(2O(l),E1.70V

负极：Pb(s)SO24(aq)PbSO4(s)2e,E0.31V

（1） 计算电池的E电池

（2） 写出电池总反应，若c(H)2.0molL1，

c(SO24)1.0molL1，求电池的电动势E电池。

（3） 由总反应说明，为什么电池可以通过测量电解液H2SO4的密

度来判断电池放电情况。

(1) E电池=Eθ

+ - Eθ- =1.70V - (-0.31V) =2.01V

(2) PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O ①

由能斯特公式

E电池=E0.059lg1

2[H]4[SO224] 2.010.059lg[H22代入数据 2]4[SO4] =2.046V

（3）由①式E电池仅和[H],[SO24]有关，即可通过测量电解

液H2SO4的密度来判断电池放电情况

第2页

6（7－32）. 查阅相关电极反应的电极电势，通过计算讨论在pH＝3或6时，KMnO4能否氧化I和Br生成Br2和I2?（MnO4被

还原成Mn2，假设c(Mn2)c(MnO4)。）

2查

表

得

；

MnO41.679VMnO21.244VMn 则

EMnO31.67921.2444Mn2=23V1.505V EE Br2IBr_ =1.066V

2I_ =0.5355V

E0.059MnOE4MnO4lg[H]16[MnO4]2Mn2Mn2+Z[Mn2]2=1.505V+0.09

44lg[H+

=]

E 当PH=3时，

MnO4Mn2=1.2218V >1.066V ,均能氧化

E 当PH=6时，MnO4Mn2=0.6554V，大于0.5355V ,小于

1.066V ， 则能氧化I-, 不能氧化Br-

7（7－33）. 今有一种含I，Br和Cl3种离子的酸性溶液，欲

使I被氧化成I2，而Br和Cl不被氧化，问在常用的氧化剂

Fe2(SO4)3和KMnO4中选用哪一种。（提示：查阅教材附录中的标

准电极电势计算相关反应的电动势，然后进行讨论） E 由上题

Mn4O3EBrMn2=1.505V,

EFe2Fe2=0.771V，

Br_

E=1.066V，

I2I_ =0.5355V 在酸性溶液中电极反应： 16H++2MnO-4+10e-=2Mn2++8H2O, 和[H+]有关

Fe3+e-=Fe2， 和[H+]没关

第3页

E

Br2Fe3EIBr_>

E2Fe2>

I_,则不考虑浓度情况下，在酸性溶液选

氧化剂Fe(SO被氧化成I24)3可使I2，而Br和Cl不被氧化。

由上题，不考虑浓度情况下，假设c(Mn2)c(Mn4O)，令

EEMnO4=

BrMn22Br_ =1.066V时， [H+]=2.24×10-5mol·L-1 即PH=4.65, 令

EMnO4EMn2=

I2I_ =0.5355V时，

[H+]=5.37×10-11mol·L-1 即PH=10.28>7

则酸性溶液中，当7>PH>4.65时，可选用KMnO4使I被氧化成I2，而Br和Cl不被氧化。

8（7－41） 在碱性介质中，氯的元素电势图如下：

求：（1）E1。

（2）问在碱性介质中Cl2能否发生歧化反应。

E11.36V 0.94V=2 则Eθ1 =0.52V

E（右）=1.36>E(左）=0.52V,Cl2能发生歧化反应。

9.已知下列两个电对的标准电极电势：

Ag+（aq）+ e = Ag（s）； E0Ag/Ag0.7990V;

AgBr（s）+ e = Ag（s） + Br-（aq）；E0AgBr/Ag0.0730V；试根据电极电势与Nerst方程计算AgBr的溶度积常数。

设计电池反应：AgBr（s）+ Ag（s） = Ag（s） + Br-（aq）+Ag+（aq）， 即

AgBr（s） = Ag+（aq） + Br-（aq）

Eθ=E+—E- =0.0730 V-0.7990V= -0.726V

lgKθ= zEθ/0.059V = -0.726/0.059 = -12.30

Kθ=5.01×10-13

第4页

10.选择填空

（1）在标准状态下，下列反应都向正方向进行：

Cr2O72- +6Fe2+ +14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O；2Fe3+ + Sn2+ = 2Fe2+ + Sn4+；它们中最强的氧化剂和还原剂是（ b ）

（a）Sn2+和Fe3+； （b）Cr2O72-和Sn2+； （c）Cr3+和Sn4+； （d）Cr2O72-和Fe3+；

（2）有一个原电池是由两个氢电极组成，其中一个为标准氢电极，为了获得最大的电动势，另一个电极浸入的酸性溶液[设p0=100kPa]应为（ b ）

（a）0.1mol.dm-3HCl； （b）0.1mol.dm-3HAc +0.1mol.dm-3NaAc；

（c）0.1mol.dm-3HAc； （d）0.1mol.dm-3H3PO4；

（3）在下列原电池反应中：Ni（s） + Cu2+（aq） = Ni2+（1.0mol.dm-3） + Cu（s）；当该原电池的电动势为零时，Cu2+浓度为（ b ）

（a）5.05×10-27mol.dm-3; （b）5.71×10-21mol.dm-3; （c）7.1×10-14mol.dm-3; （d）7.56×10-11mol.dm-3;

第5页