实验15 氧化还原反应和氧化还原平衡

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1、实验 15 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

2、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RT 氧化型0.05915 氧化型E Eo + ln Eo +lgnF 还原型n还原型其中,R = 8。314 Jmol1K1，T = 298。15 K,F = 96485 Cmol-i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e - eo -0lgICHDd池 池nAa Bb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

3、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Eo的差+ -值大于0。5V,可以忽略浓度、温度等因素的影响，直接用eo数值池的大小来确定该反应进行的方向.实验内容实验内容实验现象解释和反应一、氧化还原反应和电极电势(1)0。5mL0.1molL-iKI + 2 滴 0。1 molL-i FeCl，摇匀后加入CCl34观察CCl层颜色4紫色2I- + 2Fe3+ = I (紫色)+2Fe2+2(2) KBr代替KI进行上述实验无变化EFe3+/Fe2+V E0Br /Br，不能反应2(3)碘水+ 0。5mL0.1molL-i

4、 FeSO4 摇匀后加入CCl观察CCl层颜色44Br 水+0。5mL0。1molL-i FeSO24摇匀后加入CCl观察CCl层颜色44紫色溴水退色EFe3+/Fe2+ E0I /I-,不能反应2Br +2Fe2+= 2Br + 2Fe3+2比较电极电势Br /Br-Fe3+/Fe2+I /I2 2二、浓度对电极电势的影响(1)烧杯 1： 15mL 1molL-iZnS0 中4插入锌片烧杯2:15mL 1molL-1CuS0中插入铜4片 盐桥连接两烧杯,测电压0.9VCu2+/ Cu 为正 极E oE oCu2+ /CuZn2+ /ZnCuSO溶液中注入浓氨水至生成沉淀4溶解生成深蓝色溶液，

5、观察电压变 化电压降低Cu2+ + 2e-= CuE 二 Eo + 0.0592 lgCu2+ 2加入NH水时，形成Cu(NH) 2+,使Cu2+33 4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.ZnSO溶液中注入浓氨水至生成沉淀4溶解生成无色溶液,观察电压变化电压升高Zn2+ + 2e-= Zn刀刀丄 0.0592 lZ E E o +lgZn2+ 加入NH水时，形成Zn (NH ) 2+,使334Zn2+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)CuS0 浓差电池:0。01mol.L-i4CuSO和lmolL-i CuSO

6、组成原电池，44测电动势并与计算值比较Cu I Cu2+(0。01molL-i) II Cu2+(lmolL-i)电压很小 浓度大的一端 为正极口口 0.05921 C E = E o +lgCu2+ 0.0592 -0.34 +lg1 - 0.34V0 0592E = 0.34 + lg0.01 = 0.28VE = E - E = 0.34 - 0.28 = 0.06V池+-测定值比计算值小。或者解释如下：正极电极反应：Cu2+(1 molL-i)+ 2e- = Cu负极电极反应：Cu2+(0。01 molL1) + 2e- = Cu原电池反应为：Cu2+(1 molL-i)= Cu2+(

7、0.01 molL-i)E = Eo - 0.0592 lg 0.01 = 0 + 0.06池池21=0.06V在浓差电池的两极各连一个回形 针，然后在表面皿上放小块滤纸， 滴加Imol.L-iNaSO溶液，使滤纸完24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。CuSO浓度低的4一端出现红色H2O被电解.阴极反应为：2H2O + 2e- = H2 f + 2OH- 使酚酞变红.三、酸度和浓度对氧化还原反应的 影响1.酸度的影响(1)0.5mL0。1molL-iNaS0,+2 滴230.01molL-iKMn0 ,+0.5mL1molL-i4

8、HSO,观察溶液颜色的变化24KMnO4退色a5SO32 + 2MnO4 + 6H+=5SO42- + 2Mn2+ + 3H2O用0.5mLH 0代替H SO，观察溶液颜224色的变化产生棕色沉淀3SO32 + 2MnO4- + H2O=3SO42- + 2MnO2J (棕色)+2OH用 0.5mL6molL-1Na0H 代替 H SO，观24察溶液颜色的变化溶液变绿SO32 + 2MnO4- + 2OH-=SO42 + 2MnO42-J (绿色)+H2O(2)0.5mL0。lmol L-iKI + 2 滴0.1 mol.L-i KIO +淀粉，观察溶液颜3色的变化无变化上述溶液中滴加23滴1

9、molL- iHSO后，观察溶液颜色的变化24溶液变蓝103 + 51 + 6H+=312(使淀粉变蓝)+ 3H2O再滴加23滴6molL-iNaOH观察溶 液颜色的变化蓝色退去3I2+ 6OH- = IO3- + 5I- + 3H2O2.浓度的影响(1) 0.5 mL HO + 0.5 mL CCl + 0。245 mL 0.1 molLi Fe (SO ) +0。5 mL24 30。1 molL-i KI,振荡后观察CCl4层颜色变化紫色2Fe3+ + 2I = 2Fe2+ + 12(紫色)(2)0。5 mL CCl +0。5 mL 1molL4-1 FeSO + 0。5 mL 0.1 m

10、oLL-1 Fe42(SO) +0。5 mL 0.1 mol L-1KI,4 3振荡后观察CCl层颜色变化，并与4上一实验观察CCl层颜色颜色区别.4颜色变浅I2浓度减小。或：当上述反应平衡时，E(Fe3+/Fe2+ )与E (12/1 -)相等。增大 Fe2+浓度,E(Fe3+/Fe2+) 减小，使得 E (Fe3+/Fe2+)VE (I2/I-)， 反应逆向进行，12浓度减小。上面实验中加NH F固体，振荡观4察CCl层颜色变化4颜色变浅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浓度减小说明氧

11、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 molL-1KBr + 2 滴 0。 01 molL-1 KMnO + 0.5mL1molL-41H SO观察试管中紫红色褪去的速度24快2MnO4 + 10Br + 16H+=2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O用0.5mL6molL-1HAc代替上述实验 中的HSO,观察试管中紫红色褪去24的速度，并与上一实验比较慢2MnO4 + 10Br- + 16HAc=2Mn2+ + 5Br2 + 8H2O + Ac-五、氧化

12、数居中的物质的氧化还原 性(1)0.5 mL 0.1 molL-1 KI + 2棕黄色2I- + H2O2 + 2H+ = I2 + 2H2O3 滴 1 molL-i HSO +12 滴 3%24HO观察试管中溶液颜色的变化2 2I2在水中显棕黄色(2)2 滴 0.01molL-i KMnO + 3 滴41 molL-i HSO + 2 滴 3% H0。观2422察试管中溶液颜色的变化KMnO退色42MnO4 + 5H2O2 + 16H+=2Mn2+ + 5O2f + 8H2Oa Mn2+为粉红色，观察不到注意事项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。