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准确称取某铁矿石试样 0.5000 g,经酸溶解后预处理,将全部铁转化为 Fe²⁺,用 0.02000 mol·L⁻¹ KMnO₄ 标准溶液滴定至终点,消耗 20.00 mL。已知滴定反应为:MnO₄⁻ + 5Fe²⁺ + 8H⁺ = Mn²⁺ + 5Fe³⁺ + 4H₂O,M(Fe₂O₃) = 159.69 g·mol⁻¹。试计算:(1) 试液中 Fe²⁺ 的物质的量;(2) 试样中 Fe₂O₃ 的质量分数(以 % 表示,保留四位有效数字)。
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用氧化数法配平并回答:在反应 KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ → MnSO₄ + K₂SO₄ + O₂ + H₂O 中,(1)指出 Mn 和 O(H₂O₂ 中)的氧化数及其变化;(2)配平该反应的化学方程式(写成离子方程式亦可),并指出氧化剂与还原剂。
25 ℃时,将铜片插入 c(Cu²⁺)=0.10 mol·L⁻¹ 的 CuSO₄ 溶液,锌片插入 c(Zn²⁺)=1.0 mol·L⁻¹ 的 ZnSO₄ 溶液,两溶液经盐桥连接构成原电池。已知 E°(Cu²⁺/Cu)=+0.34 V,E°(Zn²⁺/Zn)=−0.76 V。(1) 写出该电池的电极反应(注明正、负极)并用电池符号表示该原电池;(2) 计算该电池的标准电动势 E°;(3) 用 Nernst 方程计算 25 ℃ 时该电池的电动势 E。
某钴(III)配合物的化学式为 [CoCl(NH₃)₄(H₂O)]Cl₂。请根据配合物组成与命名规则回答:(1) 写出该配合物的内界与外界各是什么;(2) 指出中心离子的配位数,并按顺序列出各配体的名称;(3) 按中国化学会《无机化学命名原则》写出该配合物的系统名称(注意:阴离子配体在前,中性配体按配位原子元素符号顺序排列时 O 在 N 之前,故水排在氨之前)。
原电池:(-) Zn | Zn²⁺(0.10 mol/L) || H⁺(x mol/L) | H₂(100 kPa) | Pt (+)。已知 E°(Zn²⁺/Zn) = -0.76 V,E°(H⁺/H₂) = 0 V,25 ℃ 时测得该电池电动势 E = 0.494 V。写出电极反应与电池反应,并用能斯特方程计算氢离子浓度 x。
某氢电极的电极反应为 2H⁺(aq)+2e⁻ ⇌ H₂(g),E°(H⁺/H₂)=0.0000 V,298 K 时 2.303RT/F=0.0592 V。(1)将氢电极浸入 pH=3.00 的缓冲溶液中,通入分压 p(H₂)=100 kPa 的氢气,用能斯特方程计算该电极的电极电势 E₁;(2)保持溶液 pH 不变,仅将氢气分压改为 p(H₂)=10 kPa,计算电极电势 E₂,并指出与 E₁ 相比电势是升高还是降低、变化量为多少伏。
已知氧化亚铜(Cu₂O,摩尔质量144 g/mol)与过量稀硫酸发生歧化反应:Cu₂O + H₂SO₄ = Cu↓ + CuSO₄ + H₂O。现将2.16 g Cu₂O固体加入足量稀硫酸中,充分反应后过滤。请计算:(1) 生成金属铜的质量;(2) 溶液中CuSO₄的物质的量。
用惰性电极电解某足量硫酸铜酸性溶液,电流恒为1.93 A。通电一段时间后,溶液中的Cu²⁺(初始含0.020 mol)恰好完全在阴极析出。已知法拉第常数F=96500 C/mol。(1)判断阳极的电解产物并说明放电的是哪种离子;(2)计算所需的通电时间;(3)计算标准状况下阳极收集到的气体体积。
某反应 A → 产物,实验测得 300 K 时不同时刻 A 的浓度如下:t = 0 s 时 c(A) = 0.800 mol/L;t = 200 s 时 c(A) = 0.600 mol/L。求该时间段内 A 的平均反应速率(以 A 的消耗速率表示)。
酸性介质中,二氧化锰作电极材料,其还原半反应为:MnO₂(s) + 4H⁺ + 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O,标准电极电势 E° = 1.23 V。现将该电极置于 25 ℃ 的溶液中,此时溶液 pH = 2.00,c(Mn²⁺) = 0.010 mol·L⁻¹。请用能斯特方程计算此非标准态下该电极的电极电势(结果保留三位有效数字,lg 10 = 1,0.0592 V 代入即可),并根据计算结果判断:在标准态下 E°(Cl₂/Cl⁻) = 1.36 V,此条件下 Cl₂/Cl⁻ 电对能否将 Mn²⁺ 氧化为 MnO₂(即反应 Mn²⁺ + Cl₂ + 2H₂O → MnO₂ + 4H⁺ + 2Cl⁻ 能否自发进行)?
已知标准电极电势:E°(Cu²⁺/Cu)=+0.34 V,E°(Fe³⁺/Fe²⁺)=+0.77 V。将这两个电极组成原电池(标准态)。(1)判断正、负极,写出相应的电极反应式;(2)写出该电池的电池符号;(3)计算该电池的标准电动势 E°。
25 ℃ 时,Ag₂CrO₄ 的溶度积 Ksp = 4.0×10⁻¹²(其溶解电离为 Ag₂CrO₄(s) ⇌ 2Ag⁺ + CrO₄²⁻),AgCl 的溶度积 Ksp = 1.8×10⁻¹⁰(AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻)。已知 M(Ag₂CrO₄) = 331.7 g/mol。求:(1) Ag₂CrO₄ 在纯水中的溶解度 S₁(分别以 mol/L 和 g/L 表示);(2) AgCl 在纯水中的溶解度 S₂(以 mol/L 表示);(3) 比较二者的溶解能力并说明为何不能直接用 Ksp 大小判断。
用氧化数法配平反应:KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + H₂O。要求:(1) 标出锰元素和铁元素在反应前后的氧化数,并指出哪种元素被氧化、哪种元素被还原;(2) 配平该化学方程式,写出各物质化学式前的最简整数系数。
已知 E°(Cu²⁺/Cu)=+0.342 V,E°(Zn²⁺/Zn)=−0.762 V。将铜片插入 0.10 mol·L⁻¹ 的 CuSO₄ 溶液,锌片插入 0.010 mol·L⁻¹ 的 ZnSO₄ 溶液,用盐桥连接组成原电池(298 K)。(1) 写出该电池的负极、正极电极反应式,并按规范(负极在左)写出电池符号;(2) 通过比较电极电势判断哪种金属作负极,说明理由;(3) 用 Nernst 方程计算该电池的电动势 E(保留三位有效数字)。
已知 Fe³⁺ 为 d⁵ 组态。八面体场中,d 轨道分裂为 t₂g(能量 −0.4Δo)与 eg(能量 +0.6Δo),每个成对电子额外计入一个成对能 P(以两电子成对计一次)。现有两配合物:[Fe(CN)₆]³⁻ 中 Δo = 35000 cm⁻¹,[FeF₆]³⁻ 中 Δo = 14000 cm⁻¹,Fe³⁺ 的成对能均取 P = 15000 cm⁻¹。(1)判断两配合物中 Fe³⁺ 分别取高自旋还是低自旋排布,写出各自的 t₂g 与 eg 电子排布;(2)分别计算两配合物包含成对能在内的总晶体场稳定化能(单位 cm⁻¹)。
某八面体配合物中心离子为 Fe²⁺(d⁶构型),已知其分裂能 Δo=10400 cm⁻¹,成对能 P=17600 cm⁻¹,且 Δo<P。请判断该配合物中d电子采取高自旋排布,写出其t₂g与eg轨道上的电子排布式,并计算相应的晶体场稳定化能 CFSE(以 Δo 为单位表示)。
液态水中每个水分子平均形成2个氢键,每个氢键的键能为20 kJ/mol;此外分子间范德华力对汽化能的贡献为5 kJ/mol。已知氢键为相邻两分子共有,试计算:将1 mol液态水完全汽化时,需克服的氢键作用能量与范德华力作用能量各为多少,总分子间作用能量为多少(忽略其他因素)?
某金属离子 M^(n+) 与同一组配体 L 分别形成八面体配合物 [ML₆]^(n+) 和四面体配合物 [ML₄]^(n+)(金属氧化态相同,配体相同)。已知四面体场的分裂能 Δt = 4800 cm⁻¹。根据配位场理论中 Δt 与 Δo 的关系,计算:(1) 该金属与该组配体形成的八面体场分裂能 Δo(以 cm⁻¹ 表示);(2) 将所得 Δo 换算为摩尔能量,已知 1 cm⁻¹ 对应 11.96 J/mol(结果保留 1 位小数)。
某极性分子间距离固定时,测得范德华作用能的三个组成部分分别为:取向力(Keesom 力)贡献 E₁ = 6.0×10⁻²¹ J,诱导力(Debye 力)贡献 E₂ = 2.0×10⁻²¹ J,色散力(London 力)贡献 E₃ = 12.0×10⁻²¹ J。求该分子间范德华作用能的总大小 E,并计算色散力贡献占总能量的百分比(保留一位小数)。
已知某配合物中中心离子在八面体场中的分裂能 Δo = 18000 cm⁻¹,按四面体场分裂能与八面体场分裂能的关系 Δt = (4/9)Δo,计算该离子若处于同等强度的四面体场中,分裂能 Δt 为多少 cm⁻¹(保留三位有效数字)。