《无机化学实验》课件-实验十一 氧化还原反应

1无机化学验证实验氧化还原反应主讲人：2实验目的1、

理解电极电势与氧化还原反应的关系。2、

掌握介质酸碱性、浓度对电极电势及氧化还原反应的影响。3、

了解还原性和氧化性的相对性。4、了解原电池的组成及工作原理，学习原电池电动势的测量方法。3实验原理1.

物质氧化还原能力的强弱：电极电势越高，表示氧化还原电对中氧化型物质的氧化能力越强，还原型物质的还原能力越弱；电极电势越低，表示电对中还原型物质的还原能力越强，氧化态型物质的氧化能力越弱。4实验原理2.

判断氧化还原反应进行的方向氧化剂所在电对的电极电势与还原剂所在电对的电极电势之差亦即电动势为E，当E

>

0

能自发进行；E

=

0

处于平衡状态；E

<

0不能自发进行5实验原理3.

判断氧化还原反应进行的次序反应的次序应首先是在电极电势差值最大的两个电对所对应的氧化剂与还原剂之间发生。6实验原理4.

浓度对氧化还原反应的影响则应考虑浓度对电极电势的影响若两者的标准电极电势相差不大

（Eθ

∠0.2V）时，说明：当Eθ=

0.2

V

时，根据lgK=zEθ/0.059v,可知Kθ可以达到103数量级，此时反应进行的程度已经相当大了。则不用考虑浓度对电极电势的影响。仪器与试剂

仪器：试管、烧杯。试剂：KBr（0.1mol·L-1），KI（0.1mol·L-1），CCl4，KMnO4（0.01mol·L-1），H2SO4（2mol·L-1），NaOH（6mol/L），Na2SO3（0.2mol/L），KIO3（0.1mol/L），NaOH(2mol/L)，FeCl3（0.1mol/L），KBr(o.1mol/L),SnCl2（0.2mol/L），KSCN（0.1mol/L），H2O2（3%），ZnSO4（1mol/L），CuSO4（1mol/L）。实验步骤１.

电极电势与氧化还原反应的关系2.

浓度、酸度对氧化还原的影响3.

氧化还原的相对性4.

催化剂对氧化还原反应的影响１.

电极电势与氧化还原反应的关系１.

电极电势与氧化还原反应的关系1、氧化还原反应和电极电势的关系（1）0.5ml0.1mo1·L-1KI+2D0.1mo1·L-1FeCl3+0.5mLCCl4,振荡，观察CCl4

层的颜色变化。半反应（-）2

I-

-2e-→I2

,I-

被氧化成I2

，Eθ

=0.54V（+）2

Fe3+

+

2e-

→2

Fe2+

,

Fe3+

被还原成Fe2+,Eθ

=0.77V（总反应）

2

Fe3+

+

2

I-

→2

Fe2+

+

I2或者2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2（CCl4层呈紫红色）I2

被CCl4

萃取，进入CCl4

溶剂，使CCl4层变成紫红色。

现象：溶液分层，下层为紫红色，上层为橙红色。由反应说明：EI2/I-<EFe3+/Fe2+（2）0.5mL0.1mo1·L-1KBr+2D0.1mo1·L-1FeCl3+0.5mLCCl4,振荡，观察CCl4

层的颜色变化。

Fe3+

+

Br-

→

╳

不反应（CCl4层呈无色）

CCl4

层颜色不变化，说明二者没有发生氧化还原反应。从而说明：EBr2/Br->EFe3+/Fe2+现象：溶液分层，上层为淡黄色，下层为无色（3）3DI2

水+0.5mL0.1mo1·L-1FeSO4溶液，摇匀+0.5mLCCl4,振荡3DBr2

水+0.5mL0.1mo1·L-1FeSO4溶液，摇匀+0.5mLCCl4，振荡，观察CCl4

层的颜色变化。

I2

水的试管中，CCl4

层无变化，仍为紫色，说明I2与Fe2+不反应

I2

+

2Fe2+

→

╳

不反应（CCl4层呈紫红色）

Br2

水的试管中，CCl4

层变成无色说明Br2与Fe2+发生氧化还原反应。

Br2+Fe2+=Br-+Fe3+

（CCl4层呈无色）

由以上两实验说明：EBr2/Br->EI2/I-

总结论：EӨ(Br2/Br-)

>

EӨ(Fe3+/Fe2+)>

EӨ(I2/I-)１.

电极电势与氧化还原反应的关系（4）2MnO4

+

5Sn +

16H →2Mn +

5Sn +8

H2O- 2+ + 2+ 4+2[Fe(NCS)]2++Sn2+→2Fe2++Sn4++2

SCN-解释：电极电势越大，则氧化性越强。高锰酸钾的氧化性大于氯化铁的氧化性，故而还原剂SnCl2与先与高锰酸钾反应剩下氯化铁显黄色现象：溶液由紫红色变为黄色①步：FeCl3溶液和KMnO4溶液摇匀后再加入SnCl2溶液结论：氧化还原反应首先发生在电极电势差值较大的两个电对之间。②步：再加入KSCN溶液现象：溶液由黄色变为血红色方程式：Fe3++3SCN-=[Fe(SCN)n]3-n解释：Fe3+和SCN-结合形成血红色络合物③步：再逐滴加入SnCL2现象：血红色褪去，溶液变为无色解释：三价铁离子具有较强的氧化性，氯化锡具有较强的还原性，Sn2+把Fe3+还原为Fe2+，溶液接近无色。2.

浓度、酸度对氧化还原的影响（设计）

a、碘水中先加3D6mo1·L-1NaOH：

歧化反应

3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O（颜色由黄变为无色）I2被氧化成→

IO3-I2被还原成→I-故试管中溶液由黄色变成无色。

b、再加3D3mo1·L-1H2SO4：

逆歧化反应5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O（颜色由无色变为黄色）

IO3-被还原成I-，I-被氧化成→I2

故溶液由无色变成黄色。

由以上反应可知，酸碱度对氧化还原反应有影响。

1、酸度的影响碱性介质中IO3-I2I-酸性介质中IO3-I2I-0.2160.53450.53451.209总结：IO3-和I-在酸性条件下发生逆歧化反应（归中反应）生成I25KI+KIO3+3H2SO4=3H2O+3I2+3K2SO4

在碱性条件下发生歧化反应生成和3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O

2、浓度的影响（1）1mL0.1mo1·L-1Fe2(SO4)3+0.5mLCCl4+1mL水+1mL0.1mo1·L-1KI,振荡。半反应（-）2I--2e-＝I2;Eθ=0.54V(+)2Fe3++2e-＝2Fe2+

;Eθ

=0.77

V

总反应Fe3++I-＝Fe2++I2

CCl4层变成紫红色

(2)1mL0.1mo1·L-1Fe2(SO4)3+0.5mLCCl4+1mL0.1mo1·L-1KI+10%NH4F,振荡。

解释：由于Fe3++F-＝[FeF6]3-,生成的[FeF6]3-配离子十分稳定。溶液中Fe3+浓度降低，使氧化还原平衡向左移动。I2减少，CCl4层颜色变浅甚至变成无色。使[FeF6]3-+

I-

→╳

不反应（CCl4层呈无色），CCl4层颜色变浅甚至变成无色。结论：反应物、生成物的浓度影响氧化还原平衡的移动。2.

浓度、酸度对氧化还原的影响1、酸碱性的影响在三支盛

0.5mL0.1mo1·L-1H2SO40.5mL0.1mo1·L-1Na2SO3试管中分别

+0.5mL蒸馏水

0.5mL6mo1·L-1NaOH混匀后，分别滴加2D0.01mo1·L

1KMnO4,观察颜色变化。

a、酸性试管中的反应为：

5SO3-+2MnO4-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O或者2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O

颜色由紫红色→肉色（无色）

MnO4

→Mn2+（3）、验证介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响---设计实验b、中性试管中的反应为：

3SO3-+2MnO4-+H2O=2MnO2+3SO42-+2OH-或者2KMnO4+3Na2SO3+H2O=3Na2SO4+2KOH+2MnO2↓

MnO4-→MnO2

紫红色→棕色沉淀

C、碱性试管中的反应为：

5SO3-+2MnO4-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O或者2KMnO4+Na2SO3+2NaOH=Na2SO4+K2MnO4+Na2MnO4+H2O

2MnO4-→

MnO42-

紫红色→绿色思考：酸性介质中MnO4------Mn2+

氧化性最强中性介质中MnO4-------MnO2

氧化性减弱碱性介质中MnO4------MnO42-

氧化性最弱1、何种介质中KMnO4的氧化性最强？不同介质中它的还原性产物分别是什么？3.

氧化还原的相对性（1）Pb2++S2-→PbS

↓黑色

PbS黑色

+4H2O2→PbSO4白色+4

H2OO的价态由-1价→-2价，S的价态由-2价→+6价，其中，H2O2作氧化剂（2）2MnO4

-+5H2O2+

6

H+ →2Mn2+ +5O2↑+8

H2O

利用H2O2的氧化性可以漂白油画，使得油画得以翻新MnO4-→Mn2+；

溶液由紫色→无色，

O的价态由-1价→0价。H2O2做还原剂总之：由电极电势解释：EH2O2/H2O=1.776VEO2/H2O2=0.695V说明H2O2既有氧化性，又有还原性。4.

催化剂对氧化还原反应的影响2MnO4-

+5Zn+16

H+

2Mn2++5Zn2++8

H2O添加Fe3+的试管中发生反应为三价铁起催化作用，加了三价铁溶液的试管中，紫红色褪去快。反应过程中，高锰酸根作氧化剂，被还原为二价锰离子，锌粉作还原剂，被氧化为锌离子。加入三价铁的试管中，若锌粉过量，还会继续与三价铁反应，生成二价铁和锌离子。结论：2中紫色退去的快浓度对电极电势的影响1、E池1=?2、分别在Cu(NO3)2溶液中加入浓氨水至生成的沉淀溶解为止，形成深蓝色的溶液Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+，E池2=?3、Zn(NO3)2溶液中加入浓氨水至生成的沉淀溶解为止Zn2++4NH3===[Zn(NH3)4]2+，E池3=?4、如果同时加入呢？E池4=?5、铜锌原电池中浓度对电极电视的影响

负极：Zn=Zn2++2e

正极：Cu2+-2e=Cu根据奈斯特方程：E=Eф-

则有E=Eф-

实验（1），在盛有CuSO4溶液的烧杯中+浓NH3·H2O至出现深蓝色，观察电压变化。Cu2++OH-＝Cu(OH)2↓蓝色

生成深蓝的配离子。很稳定。

从而使烧杯中Cu2+浓度降低。[Cu2+]减小，由方程可知，电压应变小，观察到伏特计表针向左偏转。实验（2），在盛有ZnSO4溶液的烧杯中+浓NH3·H2O,至白色沉淀全部溶解，观察电压变化。

Zn2++OH-＝Zn(OH)2

↓白色