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1、实验五 氧化还原反应与电极电势一、实验目的1、掌握电极电势对氧化还原反应的影响。2、定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。3、定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。4、通过实验了解原电池的装置。二、实验原理氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据她们的电极电势的相对大小来衡量。电 极电势的值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强氧化剂。电极电势的值越 小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强 还原剂反应。即申氧化剂-申还原剂0时，氧化还原反应可以正方向进行。故根据电极电势可以 氧化剂 还原剂判断氧化还原反应的方
2、向。利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于正、负两极的电 极电势之差：E =申正呷负。根据能斯特方程:正负0.05917 氧化型 X g 还原型其中氧化型/还原型表示氧化态一边各物质浓度幂次方的乘积与还原态一边各物质 浓度幕次方乘积之比。所以氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，则电极电势申值必定发 生改变，从而引起电动势 E 将发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致 氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物。三、仪器和药品仪器：试管，烧杯，伏特计，表面皿， U 形管药
3、品：2 molL-i HCl,浓 HNO3，1molL-i HNO3, 3molL-iHAc, 1molL-i H2SO4, 3molL-i H2SO4, 0.imolL-i H2C2O4，浓NH3H2O (2molL-i), 6molL-iNaOH, 40%NaOH。imolL-i ZnSO4，imoLL-i CuSO4，O.imoLL-iKI, 0.imolL-iAgNO3，O.imoLL-iKBr, 0.imolL-iFeCl3, 0.imolL-iFe2(SO4)3 ,0.1molL-iFeSO4 ,1molL-iFeSO4 ,0.4molL-iK2Cr2O7 ,0.00imolL-i
4、KMnO4，0.1molL-iNa2SO3，0.1molL-iNa3AsO3，0.1molL-i MnSO4， 0.1molL-iNH4SCN, 0.01molL-iI2 水，Br2 水，CCl4，固体 NH4F，固 体（NH4）2S2O8，饱和KC1。锌粒，琼脂，电极（锌片、铜片、铁片、碳棒），水浴锅，导线, 鳄鱼夹，砂纸，红色石蕊试纸。四、实验内容 1电极电势和氧化还原反应（1 ）在试管中分别加入少量0.5mL O.lmoLL-i KI溶液和2滴O.lmoLL-i FeCl3溶液，混匀后 加入0.5mL CCI4,充分振荡，观察CCl4层颜色有何变化？（2）用O.lmolLiKBr溶液代替
5、KI进行同样实验，观察CCl4层是否有Br2的橙红色？（3 ）分别用Br2水和I2水同0.1molL-iFeSO4溶液作用，有何现象？再加入 1滴 0.1molL-iNH4SCN溶液，又有何现象？根据以上实验事实，定性比较Br2/Br-、叨-、Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势相对高低， 指出哪个物质是最强的氧化剂，哪个物质是最强的还原剂，并说明电极电势和氧化还原反应 的关系。2浓度和酸度对电极电势的影响（ 1 ）浓度影响1）在两支50mL烧杯中，分别加入30mL lmoLL-1 ZnSO4和30mL lmolLi CuSO4溶液。 在ZnSO4溶液中插入Zn 片,在CuSO4溶液中插入Cu
6、 片,用导线将Zn片和Cu片分别与伏 特计的负极和正极相连，用盐桥连通两个烧杯溶液，测量电动势（如图33所示）。2）取出盐桥，在CuSO4溶液中滴加浓NH3H2O溶液并不断搅拌，至生成的沉淀溶解而 形成蓝色溶液，放入盐桥，观察伏特计有何变化。利用能斯特方程解释实验现象。CuSO4+ 2NH3H2O = Cu2（OH）2SO4 + （NH4）2SO4（NH4）2SO4+ 2NH3H2O = 2Cu（NH3）42+ + SO42- + 2OH-3)再取出盐桥，在ZnSO4溶液中滴加浓NH3H2O溶液并不断搅拌至生成的沉淀溶解后， 放入盐桥，观察伏特计有何变化。利用能斯特方程解释实验现象。ZnSO4
7、+ 2NH3H2O = Zn (OH)2+ (NH4)2SO4Zn (OH)2+ 4NH3 = Zn(NH3)42+ + 2OH-(2)酸度影响1) 取两支50mL烧杯，在一只烧杯中注入30mL lmolL-i FeSO4溶液，插入Fe片，另 一只烧杯中注入30mL 0.4molL-i K2Cr2O7溶液，插入碳棒。将Fe片和碳棒通过导线分别与 伏特计的负极和正极相连，用盐桥连通两个烧杯溶液，测量电动势。2) 往盛有K2Cr2O7的溶液中，慢慢加入lmoLL-i H2SO4溶液，观察电压有何变化？再 往K2Cr2O7的溶液中逐滴加入6molL-iNaOH,观察电压有何变化？3. 浓度和酸度对氧
8、化还原产物的影响(1)取两支试管，各放一粒锌粒，分别注入2mL浓HNO3和1molL-1 HNO3，观察所发生 现象。写出有关反应式。浓hno3被还原后的产物可通过观察生成气体的颜色来判断。稀 hno3的还原产物可用气室法检验溶液中是否nh4+离子生成的方法来确定。气室法检验NH4+离子：将5滴被检验溶液滴入一个表面皿中，再加3滴40%NaOH混 匀。将另一个较小的表面皿中黏附一小块湿润的红色石蕊试纸，把它盖在大的表面皿上做成 气室。将此气室放在水浴上微热两分钟，若石蕊试纸变蓝色，则表示有NH4+离子存在。加入3mL去离子水，用pH试纸测定其pH值，再分别加入5滴0.1molL-1 HCl或
9、0.1molL-1NaOH溶液，测定它们的pH值。(2)在3支试管中，各加入0.5mL0.1molL1 Na2SO3溶液，再分别加入1molL-1 H2SO4、 蒸馏水、6molL-1NaOH溶液各0.5mL,摇匀后，往三支试管中加入几滴0.001molL-1KMn04 溶液。观察反应产物有何不同？写出有关反应式。 4浓度和酸度对氧化还原反应方向的影响(1)浓度的影响1) 在一支试管中加入ImL水，ImL CC14和1 mL0.1molLiFe2(SO4)3溶液，摇匀后，再 加入ImLO.lmolLiKI溶液，振荡后观察CCl4层的颜色。2) 取另一支试管加入 1mL CC14, lmLO.l
10、moLL-iFe SO4和 1 mL0.1molLiFe2(SO4)3 溶液， 摇匀后，再加入1mL0.1molL-1KI溶液，振荡后观察CCl4层的颜色与上一实验中的颜色有 何区别？3) 在以上两个试管中分别加入固体NH4F少许，振荡后观察CCl4层的颜色变化。 (2)酸度影响在试管中加入0.1molL-1Na3AsO3溶液5滴，再加入I2水5滴，观察溶液颜色。然后用 2molL-1HCl酸化，又有何变化？再加入40%NaOH,有何变化？写出有关反应方程式，并 解释之。5酸度、温度和催化剂对氧化还原反应速度的影响(1) 温度影响 在两支各盛1mL 0.1molL-1KBr溶液的试管中，分别加
11、入3molL1H2SO4 和3molL-1HAc溶液0.5mL，然后往两支试管中各加入2滴0.001molL-1KMn04溶液。观察 并比较两支试管中紫红色褪色的快慢。写出有关反应方程式，并解释之。(2) 温度影响 在两支试管中分别加入1mL0.1molL1 H2C2O4, 5滴1molL1 H2SO4和1滴 0.001molL-1KMn04溶液，摇匀，将一支试管放入80C水浴中加热，另一支不加热，观察两 支试管褪色的快慢。写出有关反应方程式，并解释之。(3) 催化剂的影响 在两支试管中分别加入2滴0.1molL-1 MnSO4溶液1mL1molL-1 HSO4 和少许固体(NH4)2S2O8
12、，振荡使其溶解。然后往一支试管中加入23滴0.1molL-1AgNO3 溶液，另一支不加，微热。比较两支试管反应现象有何不同？为什么？五、注意事项1、电极Cu片、Zn片及导线头，鳄鱼夹等必须用砂纸打干净，若接触不良，会影响伏 特计读数，正极接在 3V 处。2、FeSO4和Na2SO3必须新鲜配制。3、滴瓶使用时不能倒持滴管，也不能将滴管插入试管中，而要悬空从试管上方按实验 用量滴入，用完立即插回原试液滴瓶中。4、试管中加入锌粒时，要将试管倾斜，让锌粒沿试管内壁滑到底部。六、思考题1、通过本次实验，你能归纳出哪些因素影响电极电势？怎样影响？2、为什么K2Cr2O7能氧化浓HC1中的Cl-离子，而不能氧化浓度比HC1大得多的NaCl 浓溶液中的Cl-离子？3、如何将反应KMnO4 + KI + H2SO4 MnSO4 + I2 + H2O设计成一个原电池，写出原 电池符号及电极反应式？4、两电对的标准电极电势值相差越大，反应是否进行得越快？你能否用实验证明你的 结论？5、试验中，对“电极本性对电极电势的影响”你是如何理解的？6、若用饱和甘汞电极来测定锌电极的电极电势，应如何组成电池？写出原电池符号及 电极反应式。附注 盐桥的制法：称取1g琼脂，放在lOOmL饱和KCl溶液中浸泡一会，加热煮成糊状，趁热倒如U形 玻璃管（里面不能有气泡）中，冷却后即成。
