题目
计算KI浓度为1mol·L-1时,Cu2+/Cu+电对的条件电位(忽略离子强度的影响),并说明何以能发生下列反应:2Cu2++5I-=2Cu↓+I-3。
计算KI浓度为1mol·L-1时,Cu2+/Cu+电对的条件电位(忽略离子强度的影响),并说明何以能发生下列反应:2Cu2++5I-=2Cu↓+I-3。
题目解答
答案
最佳答案
0.87(V)由于Cu+与I-生成CuI↓极大的降低了Cu+的浓度,当还原态的浓度降低时,电对的电位升高,即Cu2+/Cu+电对的条件电位大于其标准电位,Cu2+的氧化性增强。而I3-和I-均未发生负反应,I3-/I-电对的电位当[I-]=1mol·L-1时就等于其标准电位。此时Cu2+/Cu+电位高于I3-/I-,因此题设的反应能顺利进行。
解析
步骤 1：确定Cu2+/Cu+电对的标准电位
Cu2+/Cu+电对的标准电位为0.153 V。这意味着在标准条件下，Cu2+离子还原为Cu+离子的电位为0.153 V。
步骤 2：计算Cu+与I-生成CuI沉淀的平衡常数
Cu+与I-生成CuI沉淀的反应为Cu+ + I- ⇌ CuI(s)。根据溶度积常数Ksp，CuI的Ksp为1.27×10^-12。因此，Cu+与I-生成CuI沉淀的平衡常数K = Ksp = 1.27×10^-12。
步骤 3：计算Cu+的浓度
由于Cu+与I-生成CuI沉淀，Cu+的浓度将大大降低。设Cu+的浓度为x mol/L，I-的浓度为1 mol/L。根据平衡常数K，有x * 1 = 1.27×10^-12，解得x = 1.27×10^-12 mol/L。
步骤 4：计算Cu2+/Cu+电对的条件电位
根据能斯特方程，Cu2+/Cu+电对的条件电位为E = E° - (0.0592 / 1) * log([Cu+] / [Cu2+])。将E° = 0.153 V，[Cu+] = 1.27×10^-12 mol/L，[Cu2+] = 1 mol/L代入，得E = 0.153 - (0.0592 / 1) * log(1.27×10^-12 / 1) = 0.87 V。
步骤 5：解释反应发生的条件
由于Cu+与I-生成CuI沉淀，Cu+的浓度大大降低，Cu2+/Cu+电对的条件电位升高。当[I-] = 1 mol/L时，I3-/I-电对的电位等于其标准电位。此时，Cu2+/Cu+电对的条件电位高于I3-/I-电对的电位，因此反应2Cu2++5I-=2Cu↓+I-3能顺利进行。
Cu2+/Cu+电对的标准电位为0.153 V。这意味着在标准条件下，Cu2+离子还原为Cu+离子的电位为0.153 V。
步骤 2：计算Cu+与I-生成CuI沉淀的平衡常数
Cu+与I-生成CuI沉淀的反应为Cu+ + I- ⇌ CuI(s)。根据溶度积常数Ksp，CuI的Ksp为1.27×10^-12。因此，Cu+与I-生成CuI沉淀的平衡常数K = Ksp = 1.27×10^-12。
步骤 3：计算Cu+的浓度
由于Cu+与I-生成CuI沉淀，Cu+的浓度将大大降低。设Cu+的浓度为x mol/L，I-的浓度为1 mol/L。根据平衡常数K，有x * 1 = 1.27×10^-12，解得x = 1.27×10^-12 mol/L。
步骤 4：计算Cu2+/Cu+电对的条件电位
根据能斯特方程，Cu2+/Cu+电对的条件电位为E = E° - (0.0592 / 1) * log([Cu+] / [Cu2+])。将E° = 0.153 V，[Cu+] = 1.27×10^-12 mol/L，[Cu2+] = 1 mol/L代入，得E = 0.153 - (0.0592 / 1) * log(1.27×10^-12 / 1) = 0.87 V。
步骤 5：解释反应发生的条件
由于Cu+与I-生成CuI沉淀，Cu+的浓度大大降低，Cu2+/Cu+电对的条件电位升高。当[I-] = 1 mol/L时，I3-/I-电对的电位等于其标准电位。此时，Cu2+/Cu+电对的条件电位高于I3-/I-电对的电位，因此反应2Cu2++5I-=2Cu↓+I-3能顺利进行。