题目
从电化学原理分析,为了提高mathrm(Fe)_2(mathrm(SO)_4)_3的氧化能力,可采用下列那些措施( )A. 增加mathrm(Fe)^2+的浓度,降低mathrm(Fe)^3+的浓度;B. 降低溶液的pH值;C. 增加溶液的pH值;D. 增加mathrm(Fe)^3+的浓度,降低mathrm(Fe)^2+的浓度;
从电化学原理分析,为了提高$\mathrm{Fe}_2(\mathrm{SO}_4)_3$的氧化能力,可采用下列那些措施( )
A. 增加$\mathrm{Fe}^{2+}$的浓度,降低$\mathrm{Fe}^{3+}$的浓度;
B. 降低溶液的pH值;
C. 增加溶液的pH值;
D. 增加$\mathrm{Fe}^{3+}$的浓度,降低$\mathrm{Fe}^{2+}$的浓度;
题目解答
答案
D. 增加$\mathrm{Fe}^{3+}$的浓度,降低$\mathrm{Fe}^{2+}$的浓度;
解析
本题考查氧化还原反应的电化学原理以及浓度对电极电势和氧化能力的影响。解题的关键在于依据能斯特方程分析$\mathrm{Fe}^{3 + }/ \mathrm{Fe}^{2 + }$电对的电极电势随离子浓度变化的情况,进而判断$\mathrm{Fe}_2(\mathrm{SO}_4)_3$氧化能力的变化。
$\mathrm{Fe}^{3 + }/ \mathrm{Fe}^{2 + }$电对的电极反应为:$\mathrm{Fe}^{3 + } + \mathrm{e}^ - \rightleftharpoons \mathrm{Fe}^{2 + }$,其能斯特方程为$E = E^{\ominus}+\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$,其中$E$为电极电势,$E^{\ominus}$为标准电极电势,$n$为电极反应中转移的电子数(这里$n = 1$),$[\mathrm{Fe}^{3 + }]$和$[\mathrm{Fe}^{2 + }]$分别为$\mathrm{Fe}^{3 + }$和$\mathrm{Fe}^{2 + }$的浓度。
氧化能力与电极电势有关,电极电势越大,氧化态物质的氧化能力越强。
- 选项A:
若增加$\mathrm{Fe}^{2 + }$的浓度,降低$\mathrm{Fe}^{3 + }$的浓度,根据能斯特方程$E = E^{\ominus}+ 0.0592\lg\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$,$\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$的值变小,$\lg\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$的值变小,所以电极电势$E$变小,$\mathrm{Fe}_2(\mathrm{SO}_4)_3$的氧化能力减弱,A选项错误。 - 选项B:
降低溶液的$\mathrm{pH}$值,即溶液中$\mathrm{H}^ +$浓度增大,但$\mathrm{H}^ +$不参与$\mathrm{Fe}^{3 + } + \mathrm{e}^ - \rightleftharpoons \mathrm{Fe}^{2 + }$这个电极反应,所以对$\mathrm{Fe}^{3 + }/ \mathrm{Fe}^{2 + }$电对的电极电势没有影响,$\mathrm{Fe}_2(\mathrm{SO}_4)_3$的氧化能力不变,B选项错误。 - 选项C:
增加溶液的$\mathrm{pH}$值,即溶液中$\mathrm{OH}^ -$浓度增大,$\mathrm{OH}^ -$会与$\mathrm{Fe}^{3 + }$反应生成$\mathrm{Fe}(\mathrm{OH})_3$沉淀,使$\mathrm{Fe}^{3 + }$浓度降低。根据能斯特方程$E = E^{\ominus}+ 0.0592\lg\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$,$\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$的值变小,$\lg\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$的值变小,电极电势$E$变小,$\mathrm{Fe}_2(\mathrm{SO}_4)_3$的氧化能力减弱,C选项错误。 - 选项D:
增加$\mathrm{Fe}^{3 + }$的浓度,降低$\mathrm{Fe}^{2 + }$的浓度,根据能斯特方程$E = E^{\ominus}+ 0.0592\lg\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$,$\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$的值变大,$\lg\frac{[\mathrm{Fe}^{3 + }]}{[\mathrm{Fe}^{2 + }]}$的值变大,所以电极电势$E$变大,$\mathrm{Fe}_2(\mathrm{SO}_4)_3$的氧化能力增强,D选项正确。