大学无机化学题 电化学部分Fe的元素电势图为 FeO4 2- 1.9V Fe3+ 0.771V Fe2+ -0.414V Fe(1)问酸性溶液中Fe3+ 能否将过氧化氢 氧化为氧气已知O2+2H+ +2e =H2O2 &=0.682v(2)

大学无机化学题 电化学部分Fe的元素电势图为 FeO4 2- 1.9V Fe3+ 0.771V Fe2+ -0.414V Fe(1)问酸性溶液中Fe3+ 能否将过氧化氢 氧化为氧气已知O2+2H+ +2e =H2O2 &=0.682v(2)
大学无机化学题 电化学部分

Fe的元素电势图为  FeO4  2-          1.9V           Fe3+        0.771V       Fe2+     -0.414V     Fe

(1)问酸性溶液中Fe3+ 能否将过氧化氢 氧化为氧气

已知O2+2H+   +2e =H2O2     &=0.682v

(2)计算下列反应应得平衡常（酸性溶液,298K） Fe(s)+2Fe3+(aq)=3Fe2+（aq）

大学无机化学题 电化学部分Fe的元素电势图为 FeO4 2- 1.9V Fe3+ 0.771V Fe2+ -0.414V Fe(1)问酸性溶液中Fe3+ 能否将过氧化氢 氧化为氧气已知O2+2H+ +2e =H2O2 &=0.682v(2)
（1）能将过氧化氢氧化为氧气
原因如下：
三价铁与过氧化氢的反应,全反应式为：
4Fe3+ + 2H2O2 ----》 4Fe2+ + 2O2 + 4H+
该反应可以分为两个半反应,分别为：
Fe3+ + e- ---》 Fe2+ 依题意,φ = +0.77
O2 + 2H+ + 2e- ---》 H2O2 依题意,φ = +0.682
另有全反应的自由能量G= - vFφ （F为法拉第常数,v为移动电荷数）
自由能量为负时,反应会自发发生
又,全反应 φ的变化为两个半反应的 φ的差
此题中,该差为正数,全反应自由能量为负,反应自发进行.
（2）⊿G＝－RTlnK= -vFφ
可得K=exp(-⊿G/RT) = exp(vFφ/RT)
全反応式：Fe + 2Fe3+ ----> 3Fe2+ + H2
半反応式分别为：
Fe3+ + e- ----> Fe2+ φ= +0.771
Fe2+ + H2 ----> Fe + 2H+ φ= -0.414
半反应的上式减下式即得到全反应式.
所以该反应全反应的φ为+0.771-（-0.414）= 1.185
另外,反应中有两个三价铁,每个三价铁对应一个电荷移动,所以电荷移动数为2,即v=2
法拉第常数为F= 96.485 kC/mol
所以K= exp(2 * 96.485 kC/mol * 1000/k * 1.185 V/ (8.3145 J/Kmol * 298 K))
另外,1J = 1CV,
上式可以计算得出K=1.2054 * 10^40

（1）能将过氧化氢氧化为氧气
原因如下：
三价铁与过氧化氢的反应，全反应式为：
4Fe3+ + 2H2O2 ----》 4Fe2+ + 2O2 + 4H+
该反应可以分为两个半反应，分别为：
Fe3+ + e- ---》 Fe2+ 依题意，φ = +0.77
O2 + 2H+ + 2e- ---》 H2O2 依题...

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（1）能将过氧化氢氧化为氧气
原因如下：
三价铁与过氧化氢的反应，全反应式为：
4Fe3+ + 2H2O2 ----》 4Fe2+ + 2O2 + 4H+
该反应可以分为两个半反应，分别为：
Fe3+ + e- ---》 Fe2+ 依题意，φ = +0.77
O2 + 2H+ + 2e- ---》 H2O2 依题意， φ = +0.682
另有全反应的自由能量G= - vFφ （F为法拉第常数，v为移动电荷数）
自由能量为负时，反应会自发发生
又，全反应 φ的变化为两个半反应的 φ的差
此题中，该差为正数， 全反应自由能量为负，反应自发进行。
（2）⊿G＝－RTlnK= -vFφ
可得K=exp(-⊿G/RT) = exp(vFφ/RT)
全反応式：Fe + 2Fe3+ ----> 3Fe2+ + H2
半反応式分别为：
Fe3+ + e- ----> Fe2+ φ= +0.771
Fe2+ + H2 ----> Fe + 2H+ φ= -0.414
半反应的上式减下式即得到全反应式。
所以该反应全反应的φ为+0.771-（-0.414）= 1.185
另外，反应中有两个三价铁，每个三价铁对应一个电荷移动，所以电荷移动数为2, 即v=2
法拉第常数为F= 96.485 kC/mol
所以K= exp(2 * 96.485 kC/mol * 1000/k * 1.185 V/ (8.3145 J/Kmol * 298 K))
另外，1J = 1CV,
上式可以计算得出K=1.2054 * 10^40

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