实验15氧化还原反应和氧化还原平衡

实验15氧化还原反应和氧化还原平衡［实验目的］学会装配原电池；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；通过实验了解化学电池电动势。［基本操彳］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3~5滴。正常滴管中的一滴溶液约0.05mL,例如，取0.5mL的溶液，需要大约10滴。盐桥的制法伏特计的使用（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？其中，R=8.314Jmol-1K-1,T=298.15K,F=96485Cmol-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-是氧化还原反应白发进行的判据。在实际应用中，若EO与EL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L1KI+2滴0.1molL1FeC、摇匀后加入CC14观察CC14层颜色?紫色?2I-+2Fe3+=I2(紫色)+2Fe2+(2)KBr代替KI进行上述实验?无变化?UFe3+/Fe2+<E°Br2/Br-,不能反应L1FeSO摇匀后加入CC14观察CC14层颜色Br2L1FeSO摇匀后加入CC14观察CC14层颜色紫色漠水退色??UFe3+/Fe2+>E0I2/I",不能反应Br2+2Fe2+=2Br"+2Fe3+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1:15mL1mo1L1ZnSO中插入锌片烧杯2:15mL1mo1L1CuSO中插入“片盐桥连接两烧杯，测电压?0.9VC们Cu为正极CuSO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?=Cu加入NH水时，形成[Cu(NH)4]"，使[Cu2+]大幅度减小，电极电势随之减小。由丁正极电位降低，导致原电池电动势降低。ZnSO溶液中注入浓氨水至生成沉淀溶解生成无色溶液，观察电压变化电压下同Zn2++2e?=Zn加入NH水时，形成[Zn(NH3)4]2+，使[Zn2+]大幅度减小，电极电势随之减小。由丁负极电位降低，导致原电池电动势升高。(2)CuSQ浓差电池:0.01mo1L1CuSO和1mo1L1CuSO组成原电池，测电动势并与计算值比较Cu|CiJ+(0.01mo1L1)IICuf+(1mo1L1)电压很小浓度大的一端为正极测定值比计算值小。或者解释如下：正极电极反应：Cu2+(1mo1L-1)+2e?=Cu负极电极反应：Cu2+(0.01mo1L-1)+2e?=Cu原电池反应为：-2+■一-1-2+■一-1.Cu(1mo1L)=Cu(0.01mo1L•)住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1mo1L1NaSO溶液,使滤纸完全湿润，在加入2滴酚猷，将两极回形针压在纸上，相距1mm稍等片CuSO浓度低的一端出现红色H2O被电解。阴极反应为：2H2O+2e?=H2f+2OH使酚猷变红。刻，观察所压处哪端出现红色。二、酸度和浓度对氧化还原反应的影响1.酸度的影响L1Na2SO,+2滴0.01molL1KMn50.5mL1molL1H2SO，观察溶液颜色的变化KMnO4退色a5SO32-+2MnO4-+6H+=5SO42-+2Mn2++3H2O用0.5mLHO代替H2SO,观察溶液颜色的变化产生棕色沉淀3SO32-+2MnO4-+H2O--2-_,,、八--=3SO4+2MnO2顷色）+2OH用0.5mL6molL‘NaOH弋替H2SO,观察溶液颜色的变化溶液变绿SO32-+2MnO4+2OH-=SO42-+2MnO42-J零色）+H2O-L1KI+2滴0.1molL1KIO3+淀粉，观察溶液颜色的变化无变化上述溶液中滴加2〜3滴1molL「1H2SO后，观察溶液颜色的变化溶液变蓝IO3-+5I-+6H+=3I2（使淀粉变蓝）+3H2O再滴加2〜3滴6molL1NaOFW察溶液颜色的变化蓝色退去3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O2.浓度的影响（1）0.5mLH2O+0.5mLCCl4+0.5mL0.1molL-1Fe^（SC4）3+0.5mL0.1molL1KI,振荡后观察CCl4层颜色变化紫色2Fe3++2I-=2Fe2++I2（紫色）（2）0.5mLCCl4+0.5mL1molL1FeSO+0.5mL0.1molL-1Fe2（SO4）3+0.5mL0.1molL1KI,振荡后观祭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(I2/I-)相等。增大Fe2+浓度,E(Fe3+/Fe2+)减小，使得E(Fe3/Fe2)<E(I2/I),反网逆向进行，I2浓度减小。(3)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0.5mL0.1molL1KBr+2滴0.01molL1KMnO+0.5mL1molL1HSO观察试管中紫红色褪去的速度快2MnO4-+10Br-+16H+=2Mn2++5Br2+8H2O用0.5mL6molL1HAcR替上述实验中的HSO,观察试管中紫红色褪去的速度，并与上一实验比较慢2MnO4-+10Br-+16HAc=2Mn2++5Br2+8H2O+Ac-五、氧化数居中的物质的氧化还原隹(1)0.5mL0.1molL1KI+2〜3滴1molL1H2SO+1〜2滴3%H2Q观察试管中溶液颜色的变化棕黄色2「+H2O2+2H+=I2+2H2OI2在水中显棕黄色(2)2滴0.01molL1KMnO+3滴1molL1H2SO+2滴3%HQ。观察试管中溶液颜色的变化KMnO!色2MnO4-+5H2O2+16