实验15氧化还原反应和氧化还原平衡讲课教案

1、精品文档实验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. 盐桥的制法

2、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-二还原态（Red） 根据能斯特公式，有EoRT 氧化型 n F “ 还原型Eo氧化型还原型其中，R = 8.314 Jmol-1 K-1, T = 298.15 K, F = 96485 C mol-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cdo 0.05915 C D匕也lg a bn A B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

3、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据。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E池 精品文档精品文档数值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)0.5mL0.1mol L“KI + 2 滴 0.1 mol L FeCb,摇匀后加入CCb观祭CCl4层颜色紫色2I- + 2Fe 3+ = I 2(紫色)+2Fe2+(2)KBr代替KI进行上述实验无变化E)Fe3+/Fe 2+ V E°Br2/Br-，不能反应(3)碘水 + 0.5mL0.1

4、mol L" FeSO4摇 匀后加入CCl4观察CCl4层颜色Br2 水+0.5mL0.1mol L-1 FeSO摇匀后加入CCl4观察CCl4层颜色紫色溴水退色Ef /f > e°i 2/1，不能反应Br2 +2Fe2+= 2Br- + 2Fe 3+比较电极电势Br2 /Br - > Fe3+/Fe2+> 12/I -二、浓度对电极电势的影响(1)烧杯 1: 15mL1mol L_NnSQ中插入锌片烧杯 2: 15mL 1mol L- 1CuS(Q中插入铜片盐桥连接两烧杯，测电压0.9VCu / Cu为正极Eo 2>Eo 2-Cu2 /CuZn2

5、/ ZnCuSQ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CiT + 2e - = Cul L。0.05922 E E lgCu 加入NH水时，形成Cu(NH)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。ZnSQ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 - = Zno 0.05922E ElgZ n 加入NH水时，形成Zn(NH)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)CuSO 浓差电池:0.01mol L 1 CuSO和1m

6、ol 1 CuSQ组成原电池， 测电动势并与计算值比较Cu|CiT(0.01mol L_) II Cif(1mol L_ ')电压很小浓度大的一端为正极匚匚。0.059212 ,E E lgCu 0.05920.34 lg1 0.34V0 0592E 0.34Ig0.01 0.28VE 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 mol L-1) + 2e- = Cu负极电极反应：Cu2+(0.01 mol L -1) + 2e- = Cu原电池反应为：Cu2+(1 mol L-1) = Cu2+(0.01 mol L -1)o

7、0.05920.01E 池E 池lg0 0.062 10.06 V在浓差电池的两极各连一个回形 针，然后在表面皿上放一小块滤纸， 滴加1mol L_ 1NctS(O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。CuSQ浓度低的一端出现红色H2Q被电解。阴极反应为：2H2Q + 2e- = H2 T + 2QH 使酚酞变红。二、酸度和浓度对氧化还原反应的 影响1.酸度的影响(1) 0.5mL0.1mol L_ Na2SO,+2 滴0.01mol L_ %Mn Q+0.5mL1mol L_1fSQ,观察溶液颜色的变化KMnQ4退色a5

8、SQ2- + 2Mn。4- + 6H+=5SQ42- + 2Mn2+ + 3H2Q用0.5mLHQ代替"SQ,观察溶液颜色的变化产生棕色沉淀3SQ32- + 2MnQ4- + H2Q=3SQ42- + 2MnQ2 J 棕色)+ 2QH-1用 0.5mL6mol L_ NaQH弋替 HSQ,观察溶液颜色的变化溶液变绿SQ32- + 2MnQ4- + 2QH-=SQ42- + 2MnQ42-J 绿色)+ H2Q1(2) 0.5mL0.1mol L_ KI + 2 滴 0.1hoi l" KIQ3+淀粉，观察溶液颜色无变化的变化上述溶液中滴加23滴1mol LHSQ后，观察溶液颜

9、色的变化溶液变蓝IQ3- + 5+ 6H+=312(使淀粉变蓝)+ 3H2Q再滴加23滴6mol LTNaQH观察溶液颜色的变化蓝色退去312+ 6QH- = IQ3- + 5I- + 3H2Q2.浓度的影响(1) 0.5 mL H 2Q + 0.5 mL CCb + 0.5-1mL0.1 mol L Fq(SCX)3 + 0.5 mL0.1 mol L 1 KI，振荡后观察CCl4层颜色 变化紫色2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 (紫色)(2) 0.5 mL CCl 4 + 0.5 mL 1mol L-1 1FeSQ+ 0.5 mL0.1 mol L Fe2(SQ)3 + 0

10、.5 mL 0.1 mol L 1KI，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。颜色变浅I2浓度减小。或：当上述反应平衡时，E(Fe3+/Fe2+)与 E(l2/|-)相等。增大 Fe2+浓度，E(Fe?+/Fe2+) 减小，使得 E(Fe3+/Fe2+) v EQ2/I-)，反应 逆向进行，I2浓度减小。 上面实验中加NHF固体，振荡观 察CCl4层颜色变化颜色变浅Fe3+ + 6F- = FeFs3-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浓度减小说明氧化剂对应的电对中，增大还原型的浓 度或减小

11、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 mol L_KBr + 2 滴 0.01 molKMnQ+ 0.5mL1mol L- 1H2S(Q 观察试管中紫红色褪去的速度快2Mn Q4 + 10Br- + 16H+=2Mn2+ + 5Br2 + 8H2Q用0.5mL6mol L- 1HAc代替上述实验 中的HSQ，观察试管中紫红色褪去 的速度，并与上一实验比较慢2Mn Q4 + 10Br- + 16HAc=2Mn2+ + 5Br2 + 8H2Q + Ac-五、氧化数居中的物质的氧化还原 性(1) 0.5 mL 0.1 mol L-1 KI + 2 3 滴 1 mol L-1 H2SQ +1 2 滴 3% I4Q 观察试管中溶液颜色的变化棕黄色2I- + H2Q2 + 2H+ = I2 + 2H2QI2在水中显棕黄色KMnO退色2Mn O4- + 5H2O2 + 16H+=2Mn2+ + 5O2f + 8HO(2) 2 滴 O.OImol L_1 KMnO+ 3 滴 1 mol L&qu