氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)的實驗步驟

步驟1.原電池的組成和電動勢的粗略測定:在一只井穴皿的1.2.3.位置分別倒入約1/2容積的0.1Mol*L-1CuSO4、ZnSO4、(NH4)2Fe(SO4)2,再分別插入相應(yīng)的金屬片組成電極，若在1.2間插入鹽橋則組成銅---鋅原電池；在2.3間插入鹽橋則組成鋅----鐵原電池；在1.3間插入鹽橋則組成銅----鐵原電池。分別用PH計的mv部分去測定其近似的電動勢，并與計算值相比較2.濃度、介質(zhì)對電動勢的影響（1）濃度對電極電勢的影響在上述實驗基礎(chǔ)上先往1中滴加2Mol*L-1NH3水至生成沉淀又溶解,在測銅---鋅原電池的電動勢,并與未加氨水前進行比較有什么變化?為什么?然后往2中滴加2Mol*L-1氨水至沉淀又溶解,并測定其電勢,又有什么變化?為什么?(2)介質(zhì)對電極電勢的影響往井穴皿的1孔中加入適量的0.1Mol*L-1Cr2(SO4)3和0.1Mol*L-1K2Cr2O7溶液至孔穴容積的一半左右,往2孔穴中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的H2O2溶液至約孔穴容積的1/2左右,再分別插入石墨和鹽橋使組成原電池用PH計的mv部分測其電動勢并記錄.再往Cr2O72-/Cr3+電對中加入幾滴3Mol*L-1H2SO4,并測其電動勢,再往Cr2O72-/Cr3+電對中滴入6Mol*L-1NaOH至生成沉淀又溶解,并測定電動勢.試簡單解釋電動勢的變化.現(xiàn)象1.2之間測量值為1100mv1.3之間測量值為740mv2.3之間測量值為300mv1中先生成藍(lán)色沉淀,后沉淀溶解成渾藍(lán)色的,PH計讀數(shù)減小.2中先生成白色沉淀,后沉淀溶解PH計讀數(shù)變大E=900mvE讀數(shù)先減小,改變正負(fù)極后,增大E讀數(shù)先減小,改變正負(fù)極后,增大.解釋結(jié)論及方程式ψψ(1)=ψ(Cu2+/Cu）=ψο(Cu2+/Cu)+0.0592/2*lg(Cu2+)=0.3394-0.0296=0.3098(V)ψ(2)=ψ(Zn2+/Zn）=ψο(Zn2+/Zn)+0.0592/2*lg(Zn2+)=-0.7917(V)ψ(3)=ψ(Fe2+/Fe）=ψο(Fe2+/Fe)+0.0592/2*lg(Fe2+)=-0.4385(V)1.2之間,1為正極,2為負(fù)極ψ=ψ(1)-ψ(2)=1.1015(V)1.3之間,1為正極,3為負(fù)極ψ=ψ(1)-ψ(3)=0.7483(V)2.3之間,2為正極,3為負(fù)極ψ=ψ(2)-ψ(3)=0.3532(V)*由于原電池含內(nèi)阻,測量值比理論值小加入氨水C(Cu2+)下降ψ(Cu2+/Cu）下降,E=ψ(Cu2+/Cu)-ψ(Zn2+/Zn)下降Zn2++2NH4·H2O=Zn(OH)2+2NH4+Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4]2++2OH-加入氨水C(Zn2+)下降,ψ(Zn2+/Zn)下降E=ψ(Cu2+/Cu)-ψ(Zn2+/Zn)上升負(fù)極：Cr2O72-+6e+14H+=2Cr3++7H2OΦ=Φο+0.0592/6*lg[C(Cr2O72-)*C14(H+)/C2(Cr3+)]=0.363(V)正極：H2O2+2e+2H+=2H2OΦ=Φο+0.0592/2*lg[C(H2O2)*C2(H+)]=1.2894(V)加入H2SO4后,C(H+)增大Φ(Cr2O72-/Cr3+)增大E=Φ(H2O2/H2O)-Φ(Cr2O72-/Cr3+)讀數(shù)減小,當(dāng)Φ(Cr2O72-/Cr3+)大于Φ(H2O2/H2O)后,正負(fù)極相反.加NaOH,C(H+)減小,Φ(Cr2O72-/Cr3+)減小,E=Φ(Cr2O72-/Cr3+)-Φ(H2O2/H2O)讀數(shù)減小,當(dāng)Φ(Cr2O72-/Cr3+)小于Φ(H2O2/H2O)后，正負(fù)極相反3.電極電勢與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系(1)在分別盛1ml0.50Mol*L-1Pb(NO3)2溶液和1ml0.50Mol*L-1CuSO4溶液的兩支試管中,各放入一小片紗紙擦凈的鋅片,放置一段時間后,觀察鋅片表面和溶液顏色有無變化。(2)在分別盛1ml0.50Mol*L-1ZnSO4和1ml0.50Mol*LCuSO4溶液的兩支試管中，各加入一粒表面已經(jīng)擦凈的鉛粒，放置一段時間，觀察鉛粒的表面和溶液的顏色有無變化。根據(jù)（1）（2）的實驗結(jié)果，確定Zn、Cu、Pb還原性相對大小。（3）在試管中加入10滴0.020Mol*LKI溶液和2滴0.10Mol*L-1FeCl3溶液，搖均后，在加入1mlCCl4層的顏色有無變化。4）用KBr溶液（0.10Mol*L-1）替代KI溶液進行相同的實驗，觀察CCl4層的顏色有無變化。根據(jù)（3）（4）的實驗結(jié)果，定性比較Br2/Br-、I2/I-、Fe3+/Fe2+三個電對的電極電勢的相對大小，并指出其中最強的氧化劑和最強還原劑各是什么？（5）在試管中加入5滴0.10Mol*L-1KI溶液，加入2滴1.0Mol*L-1H2SO4溶液使溶液酸化，再加入5滴3%H2O2溶液，再加入1mLCCl4充分搖蕩，觀察CCl4層顏色有無變化。（6）在試管中滴入2滴0.010Mol*L-1KMnO4溶液，再加入數(shù)滴3%H2O2溶液，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。根據(jù)（5）（6）的實驗結(jié)果，指出H2O2在反應(yīng)中各起什么作用。放入Pb(NO3)2孔穴中的鋅片表面變成灰黑色,有銀白色光芒,放入CuSO4孔穴中的鋅片表面變成紅黑色放在ZnSO4孔穴中的鉛粒表面無變化,放入CuSO4孔穴中的鉛粒表面變成紅色。溶液中有灰褐色的沉淀底部溶液為紫紅色,上層溶液為棕黃溶液無變化CCl4層無色溶液中有灰褐色沉淀底部溶液呈紫紅色，上層溶液棕黃色紫紅色溶液褪成無色，有氣體生成Zn+Pb2+=Zn2++PbΦ(Zn2+/Zn)<Φ(Pb2+/Pb)Zn+Cu2+=Zn2++CuΦ(Zn2+/Zn)<Φ(Cu2+/Cu)Zn2++Pb無反應(yīng)Φ(Zn2+/Zn)<Φ(Pb2+/Pb)Pb+Cu2+=Pb2++CuΦ(Pb2+/Pb)<Φ(Cu2+/Cu)Φ(Zn2+/Zn)<Φ(Pb2+/Pb)<Φ(Cu2+/Cu)還原性Zn>Pb>Cu2Fe3++2I-=2Fe2++I2(s)I2易溶于非極性溶劑,(相似相溶)2Fe3++Br-→不反應(yīng)由上Φθ(I2/I-)<Φθ(Fe3+/Fe2+)<Φθ(Br2/Br-)最強氧化性:Br2；最強還原性:I-2I-+H2O2+H+=I2(S)+2H2O2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2+8H2OH2O2在（5）中起氧化劑作用在（6）中起還原劑作用4.介質(zhì)對氧化還原反應(yīng)的影響。（1）在試管中加入10滴0.10Mol*L-1KI溶液和2—3滴0.10Mol*L-1KIO3溶液的混合后，觀察有無變化，再加入幾滴2.0Mol*L-1H2SO4，觀察有無變化，再逐滴加入2.0Mol*L-1的NaOH溶液，使混合溶液呈堿性，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，解釋每步反應(yīng)現(xiàn)象，并指出介質(zhì)對上述氧化還原反應(yīng)的影響。（2）在三支試管中各加入2滴0.01Mol*L-1KMnO4溶液，再第一支中加入5滴2.0Mol*L-1的H2SO4溶液，在第二支試管中加入5滴H2O，在第三支試管中加入5滴6.0Mol*L-1的NaOH溶液，再分別加入10滴0.10Mol*L-1NaSO3溶液，觀察現(xiàn)象。5.溫度對氧化還原反應(yīng)的影響在A、B兩支試管中各加入1mL0.010Mol*L-1的KMnO4溶液，在各滴加2.0Mol*L-1的H2SO4酸化，在C、D試管中各加入1mL的H2C2O4溶液。將A、C兩支試管，放在水浴中加熱，幾分鐘，后取出，將A和C混合，B和D混合。C和D試管顏色哪個先褪去。解釋？6.電解將一小片濾紙置于表面皿上。在濾紙上加1滴0.10Mol*L-1KI溶液，1滴酚酞溶液和一滴淀粉碘化鉀溶液，使之潤濕，在干電池的正負(fù)極上，分別連結(jié)一根鎳鉻絲，將兩根鎳鉻絲插在濾紙上，（兩根鎳鉻絲之間距離約為1cm）幾分鐘后，觀察兩極的現(xiàn)象，寫出兩極反應(yīng)的半反應(yīng)式。溶液無變化立即有灰褐色沉淀生成灰褐色的沉淀逐漸減少最后得到黃色溶液第一支試管中溶液無色第二支試管中溶液棕黃色第三支試管中溶液綠色C中紫色很快褪去D中仍顯紫紅色陽極呈現(xiàn)紫黑色陰極呈現(xiàn)紅色IO3-+5I-+6H+→3I2(s)+3H2O加入NaOH后C(H+)減小平衡向左移動I2+I-=I3-（黃色）2MnO4-+6H++5SO32-=2Mn2++5SO42-+3H2O2MnO4-+H2O+SO