实验15 氧化还原反应和氧化还原平衡.pdf
实验实验 1515氧化还原反应和氧化还原平衡氧化还原反应和氧化还原平衡实验目的1.学会装配原电池；2.掌握电极的本性、电对的氧化型或还原型物质的浓度、介质的酸度等因素对电极电势、氧化还原反应的方向、产物、速率的影响；3.通过实验了解化学电池电动势。基本操作1.试管操作要用专用滴管取液体，不得引入杂质。清洗滴管时，里外都要冲洗干净。滴瓶上的滴管不得用于别的液体的取用，滴加液体时磨口以下部分不得接触接收容器的器壁。装有药品的滴管不得横放或滴管口向上斜放，以免液体流入橡皮头中。在通常的性质实验中，反应液一般取 35 滴。正常滴管中的一滴溶液约 0.05 mL，例如，取0.5 mL 的溶液，需要大约 10 滴。2.盐桥的制法3.伏特计的使用（区分正负极，伏特计和电极要接触良好）实验原理对于电极反应：氧化态（Ox）+ne =还原态（Red）根据能斯特公式，有E EoRT氧化型0.05915氧化型ln EolgnF还原型n还原型其中，R=8.314 Jmol-1K-1，T=298.15 K，F=96485 Cmol-1电极电势的大小与 Eo（电极本性）、氧化态和还原态的浓度，溶液的温度以及介质酸度等有关。对于电池反应，aA+bB=cC+dD对应的能斯特方程是0.05915CcDdE池 ElgabnA Bo池电极电势愈大，表明电对中氧化态氧化能力愈强，而还原态还原能力愈弱，电极电势大的氧化态能氧化氧化电极电势比它小的还原态。E+E是氧化还原反应自发进行的判椐。在实际应用中，若Eo与ooE的差值大于 0.5，可以忽略浓度、温度等因素的影响，直接用E池数值的大小来确定该反应进行的方向。实验内容实验内容一、氧化还原反应和电极电势(1)0.5mL0.1molL1KI+2 滴 0.1molL1FeCl3，摇匀后加入 CCl4观察 CCl4层颜色(2)KBr 代替 KI 进行上述实验(3)碘水+0.5mL0.1molL1 FeSO4摇匀后加入 CCl4观察 CCl4层颜色Br2水+0.5mL0.1molL1 FeSO4摇匀后加入 CCl4观察 CCl4层颜色比较电极电势二、浓度对电极电势的影响(1)烧杯 1：15mL 1molL1ZnSO4中插入锌片烧杯 2：15mL 1molL1CuSO4中插入铜片盐桥连接两烧杯，测电压CuSO4溶液中注入浓氨水至生成沉淀溶解生成深蓝色溶液，观察电压变化电压降低Cu2+2e=CuE Eo0.0592lgCu22实验现象紫色解释和反应2I-+2Fe3+=I2(紫色)+2Fe2+无变化紫色溴水退色0.9VCu2+/Cu 为 正极E0Fe3+/Fe2+E0Br2/Br-，不能反应E0Fe3+/Fe2+E0I2/I-，不能反应Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+Br2/Br-Fe3+/Fe2+I2/I-ooECuE2/CuZn2/Zn加入 NH3水时，形成Cu(NH3)42+，使Cu2+大幅度减小，电极电势随之减小。由于正极电位降低，导致原电池电动势降低。ZnSO4溶液中注入浓氨水至生成沉淀溶解生成无色溶液，观察电压变化电压升高Zn2+2e=ZnE Eo0.0592lgZn222+2+加入 NH3水时，形成Zn(NH3)4，使Zn 大幅度减小，电极电势随之减小。由于负极电位降低，导致原电池电动势升高。(2)CuSO4浓差电池:0.01molL11电压很小为正极oE E CuSO4和 1molL CuSO4组成原电浓度大的一端池，测电动势并与计算值比较Cu|Cu2+(0.01molL1)Cu2+(1molL1)0.0592lgCu220.0592 0.34lg1 0.34V20.0592E 0.34lg0.01 0.28V2E池 E E 0.34 0.28 0.06V测定值比计算值小。或者解释如下：正极电极反应：Cu2+(1 molL-1)+2e=Cu负极电极反应：Cu2+(0.01 molL-1)+2e=Cu原电池反应为：Cu2+(1 molL-1)=Cu2+(0.01 molL-1)oE池 E池0.05920.01lg 0 0.0621 0.06V在浓差电池的两极各连一个回形滴加 1molL1Na2SO4溶液，使滤纸完全湿润，在加入 2 滴酚酞，将两极回形针压在纸上，相距 1mm，稍等片刻，观察所压处哪端出现红色。CuSO4浓度低的 H2O 被电解。阴极反应为：2H2O+2e =H2+2OH使酚酞变红。针，然后在表面皿上放一小块滤纸，一端出现红色三、酸度和浓度对氧化还原反应的影响1.酸度的影响0.01molL1KMnO4,+0.5mL1molL15SO32-+2MnO4-+6H+=5SO42-+2Mn2+3H2O =3SO42-+2MnO2(棕色)+2OH-SO32-+2MnO4-+2OH-=SO42-+2MnO42-(绿色)+H2O(1)0.5mL0.1molL1 Na2SO3,+2 滴 KMnO4退色a H2SO4,观察溶液颜色的变化用 0.5mLH2O 代替 H2SO4，观察溶液颜 产生棕色沉淀 3SO32-+2MnO4-+H2O色的变化用 0.5mL6molL1NaOH 代替 H2SO4，溶液变绿观察溶液颜色的变化(2)0.5mL0.1molL1KI+2滴 0.1 无变化molL1 KIO3淀粉，观察溶液颜色的变化上述溶液中滴加 23 滴 1molL溶液变蓝1IO3-+5I-+6H+=3I2(使淀粉变蓝)+3H2O3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O2Fe3+2I-=2Fe2+I2（紫色）H2SO4后，观察溶液颜色的变化再滴加 23 滴 6molL1NaOH 观察 蓝色退去溶液颜色的变化2.浓度的影响(1)0.5 mL H2O+0.5 mL CCl4+0.5紫色mL 0.1 molL-1 Fe2(SO4)3+0.5 mL0.1 molL1 KI，振荡后观察 CCl4层颜色变化(2)0.5 mL CCl4+0.5 mL 1molL 颜色变浅 1 I2浓度减小。或：当 上 述 反 应 平 衡 时，E(Fe3+/Fe2+)与E(I2/I-)相等。增大Fe2+浓度，E(Fe3+/Fe2+)减小，使得 E(Fe3+/Fe2+)E(I2/I-)，反应逆向进行，I2浓度减小。Fe3+6F-=FeF63-使Fe3+浓度减小，Fe3+/Fe2+电极电势减小，反应的电动势减小，平衡时的反应量减小，生成的 I2浓度减小FeSO4+0.5 mL 0.1 molL-1Fe2(SO4)30.5 mL 0.1 molL1KI，振荡后观察 CCl4层颜色变化，并与上一实验观察CCl4层颜色颜色区别。(3)上面实验中加 NH4F 固体，振荡观 颜色变浅察 CCl4层颜色变化说明氧化剂对应的电对中，增大还原型的浓度或减小氧化型的浓度，电对中氧化型物质的氧化能力将减弱，使氧化还原反应趋势减弱。四、酸度对氧化还原反应速率的影响0.5 mL 0.1 molL1KBr+2 滴 0.01molL1 KMnO4+0.5mL1molL1快2MnO4-+10Br-+16H+=2Mn2+5Br2+8H2O慢2MnO4+10Br +16HAc=2Mn2+5Br2+8H2O+Ac-棕黄色2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O I2在水中显棕黄色-H2SO4观察试管中紫红色褪去的速度1用 0.5mL6molL HAc 代替上述实验中的 H2SO4，观察试管中紫红色褪去的速度，并与上一实验比较五、氧化数居中的物质的氧化还原性(1)0.5 mL 0.1 molL1 KI+23 滴 1 molL1 H2SO4+12 滴 3%H2O2观察试管中溶液颜色的变化(2)2滴 0.01molL1 KMnO4+3滴 KMnO4退色1 molL1 H2SO4+2滴 3%H2O2。观察试管中溶液颜色的变化a Mn2+为粉红色，观察不到注意事项2MnO4-+5H2O2+16H+=2Mn2+5O2+8H2O 1.原电池中试剂的取量一般不要超过 15 mL，因为量的多少对电极电势不影响，而对电流大小有影响。2.原电池实验中，导线接头不可与试剂接触，也不可将试剂滴到导线上，以免形成新的电极。3.化合物的颜色参看附录。4.实验报告按性质实验格式书写。
