實(shí)驗(yàn)15 氧化還原反應(yīng)和氧化還原平衡.doc

實(shí)驗(yàn)15 氧化還原反應(yīng)和氧化還原平衡實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)裝配原電池；2. 掌握電極的本性、電對(duì)的氧化型或還原型物質(zhì)的濃度、介質(zhì)的酸度等因素對(duì)電極電勢(shì)、氧化還原反應(yīng)的方向、產(chǎn)物、速率的影響；3. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解化學(xué)電池電動(dòng)勢(shì)?；静僮?. 試管操作 要用專用滴管取液體，不得引入雜質(zhì)。清洗滴管時(shí)，里外都要沖洗干凈。滴瓶上的滴管不得用于別的液體的取用，滴加液體時(shí)磨口以下部分不得接觸接收容器的器壁。裝有藥品的滴管不得橫放或滴管口向上斜放，以免液體流入橡皮頭中。在通常的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)液一般取35滴。正常滴管中的一滴溶液約0.05 mL，例如，取0.5 mL的溶液，需要大約10滴。2. 鹽橋的制法 3. 伏特計(jì)的使用（區(qū)分正負(fù)極，伏特計(jì)和電極要接觸良好）實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于電極反應(yīng)：氧化態(tài)（Ox）+ ne = 還原態(tài)（Red）根據(jù)能斯特公式，有 其中，R = 8.314 Jmol-1K-1，T = 298.15 K，F(xiàn) = 96485 Cmol-1電極電勢(shì)的大小與Eo（電極本性）、氧化態(tài)和還原態(tài)的濃度，溶液的溫度以及介質(zhì)酸度等有關(guān)。對(duì)于電池反應(yīng)，aA + bB = cC + dD對(duì)應(yīng)的能斯特方程是 電極電勢(shì)愈大，表明電對(duì)中氧化態(tài)氧化能力愈強(qiáng)，而還原態(tài)還原能力愈弱，電極電勢(shì)大的氧化態(tài)能氧化氧化電極電勢(shì)比它小的還原態(tài)。E+ E是氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判椐。在實(shí)際應(yīng)用中，若與的差值大于0.5，可以忽略濃度、溫度等因素的影響，直接用數(shù)值的大小來(lái)確定該反應(yīng)進(jìn)行的方向。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋和反應(yīng)一、氧化還原反應(yīng)和電極電勢(shì)(1)0.5mL0.1molL1KI + 2滴0.1 molL1 FeCl3，搖勻后加入CCl4觀察CCl4層顏色紫色2I- + 2Fe3+ = I2(紫色)+2Fe2+(2)KBr代替KI進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)無(wú)變化E0Fe3+/Fe2+ E0Br2/Br-，不能反應(yīng)(3)碘水+ 0.5mL0.1molL1 FeSO4搖勻后加入CCl4觀察CCl4層顏色Br2水+0.5mL0.1molL1 FeSO4搖勻后加入CCl4觀察CCl4層顏色紫色溴水退色E0Fe3+/Fe2+ E0I2/I-，不能反應(yīng)Br2 +2Fe2+= 2Br- + 2Fe3+ 比較電極電勢(shì)Br2 /Br-Fe3+/Fe2+I2/I-二、濃度對(duì)電極電勢(shì)的影響(1)燒杯1：15mL 1molL1ZnSO4中插入鋅片燒杯2：15mL 1molL1CuSO4中插入銅片鹽橋連接兩燒杯，測(cè)電壓0.9VCu2+/ Cu為 正極CuSO4溶液中注入濃氨水至生成沉淀溶解生成深藍(lán)色溶液，觀察電壓變化電壓降低Cu2+ + 2e= Cu加入NH3水時(shí)，形成Cu(NH3)42+，使Cu2+大幅度減小，電極電勢(shì)隨之減小。由于正極電位降低，導(dǎo)致原電池電動(dòng)勢(shì)降低。ZnSO4溶液中注入濃氨水至生成沉淀溶解生成無(wú)色溶液，觀察電壓變化電壓升高Zn2+ + 2e= Zn加入NH3水時(shí)，形成Zn(NH3)42+，使Zn2+大幅度減小，電極電勢(shì)隨之減小。由于負(fù)極電位降低，導(dǎo)致原電池電動(dòng)勢(shì)升高。(2)CuSO4濃差電池:0.01molL1 CuSO4和1molL1 CuSO4組成原電池，測(cè)電動(dòng)勢(shì)并與計(jì)算值比較Cu|Cu2+(0.01molL1)Cu2+(1molL1)電壓很小濃度大的一端為正極測(cè)定值比計(jì)算值小?；蛘呓忉屓缦拢赫龢O電極反應(yīng)：Cu2+(1 molL-1) + 2e = Cu負(fù)極電極反應(yīng)：Cu2+(0.01 molL-1) + 2e = Cu原電池反應(yīng)為：Cu2+(1 molL-1) = Cu2+(0.01 molL-1)在濃差電池的兩極各連一個(gè)回形針，然后在表面皿上放一小塊濾紙，滴加1molL1 Na2SO4溶液，使濾紙完全濕潤(rùn)，在加入2滴酚酞，將兩極回形針壓在紙上，相距1mm，稍等片刻，觀察所壓處哪端出現(xiàn)紅色。CuSO4濃度低的一端出現(xiàn)紅色H2O被電解。陰極反應(yīng)為：2H2O + 2e = H2 + 2OH使酚酞變紅。三、酸度和濃度對(duì)氧化還原反應(yīng)的影響1. 酸度的影響(1) 0.5mL0.1molL1 Na2SO3,+2滴0.01molL1KMnO4,+0.5mL1molL1 H2SO4,觀察溶液顏色的變化KMnO4退色a5SO32- + 2MnO4- + 6H+ = 5SO42- + 2Mn2+ + 3H2O用0.5mLH2O代替H2SO4，觀察溶液顏色的變化產(chǎn)生棕色沉淀3SO32- + 2MnO4- + H2O =3SO42- + 2MnO2 (棕色) + 2OH-用0.5mL6molL1NaOH代替H2SO4，觀察溶液顏色的變化溶液變綠SO32- + 2MnO4- + 2OH-=SO42- + 2MnO42- (綠色) + H2O(2) 0.5mL0.1molL1KI + 2滴0.1 molL1 KIO3淀粉，觀察溶液顏色的變化無(wú)變化上述溶液中滴加23滴1molL1H2SO4后，觀察溶液顏色的變化溶液變藍(lán)IO3- + 5I- + 6H+ = 3I2(使淀粉變藍(lán)) + 3H2O再滴加23滴6molL1NaOH觀察溶液顏色的變化藍(lán)色退去3I2+ 6OH- = IO3- + 5I- + 3H2O2. 濃度的影響(1) 0.5 mL H2O + 0.5 mL CCl4 + 0.5 mL 0.1 molL-1 Fe2(SO4)3 + 0.5 mL 0.1 molL1 KI，振蕩后觀察CCl4層顏色變化紫色2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2（紫色）(2) 0.5 mL CCl4 + 0.5 mL 1molL1 FeSO4 + 0.5 mL 0.1 molL-1 Fe2(SO4)30.5 mL 0.1 molL1KI，振蕩后觀察CCl4層顏色變化，并與上一實(shí)驗(yàn)觀察CCl4層顏色顏色區(qū)別。顏色變淺 I2濃度減小?；颍寒?dāng)上述反應(yīng)平衡時(shí)，E(Fe3+/Fe2+)與E(I2/I-)相等。增大Fe2+濃度，E(Fe3+/Fe2+)減小，使得E(Fe3+/Fe2+)E(I2/I-)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，I2濃度減小。(3)上面實(shí)驗(yàn)中加NH4F固體，振蕩觀察CCl4層顏色變化顏色變淺Fe3+ + 6F- = FeF63-使Fe3+濃度減小，F(xiàn)e3+/Fe2+電極電勢(shì)減小，反應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)減小，平衡時(shí)的反應(yīng)量減小，生成的I2濃度減小說(shuō)明氧化劑對(duì)應(yīng)的電對(duì)中，增大還原型的濃度或減小氧化型的濃度，電對(duì)中氧化型物質(zhì)的氧化能力將減弱，使氧化還原反應(yīng)趨勢(shì)減弱。四、酸度對(duì)氧化還原反應(yīng)速率的影響0.5 mL 0.1 molL1KBr + 2滴0.01 molL1 KMnO4 + 0.5mL1molL1H2SO4觀察試管中紫紅色褪去的速度快2MnO4- + 10Br- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O用0.5mL6molL1HAc代替上述實(shí)驗(yàn)中的H2SO4，觀察試管中紫紅色褪去的速度，并與上一實(shí)驗(yàn)比較慢2MnO4- + 10Br- + 16HAc = 2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O + Ac-五、氧化數(shù)居中的物質(zhì)的氧化還原性(1) 0.5 mL 0.1 molL1 KI + 23滴1 molL1 H2SO4 +12滴 3% H2O2觀察試管中溶液顏色的變化棕黃色2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O I2在水中顯棕黃色(2) 2滴0.01molL1 KMnO4 + 3滴 1 molL1 H2SO4 + 2滴3% H2O2。觀察試管中溶液顏色的變化KMnO4退色2MnO4- + 5H2O2 + 16H+ =