实验15---氧化还原反应和氧化还原平衡.doc

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．
２．盐桥的制法
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

其中，R=8．３1４J·ｍol—1·K—1,Ｔ=2９8。15K，F=96４85C·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

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-是氧化还原反应自发进行的判椐。在实际应用中，若与的差值大于0．5Ｖ,可以忽略浓度、温度等因素的影响，直接用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-1KI+2滴0。1mol·L－１FeCl3，摇匀后加入CＣl4观察CCl４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E0Fe3+/Fe2+<E０Bｒ2/Br—,不能反应(3)碘水+0。5mL0.1mｏl·L－1ＦｅSO４摇匀后加入ＣCｌ４观察ＣCl4层颜色
Br2水+0。5mＬ0。１mol·L－１ＦeSO4摇匀后加入CCl4观察ＣCｌ4层颜色紫色

溴水退色E0Fe3+/Ｆe2＋>E０I２/I-,不能反应

Ｂr2+2Fe2+=2Ｂr-+2Fe3+比较电极电势Br2/Br->Fe３+/Fｅ2+＞I2／I-二、浓度对电极电势的影响(１)烧杯1:15mL1mｏl·Ｌ－１ＺnSO4中插入锌片
烧杯２:１5ｍL1moｌ·Ｌ-1CuSO4中插入铜片
盐桥连接两烧杯,测电压0。9Ｖ
Cu2+/Cu为正极CuSＯ４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Ｃu2＋＋２e−＝Ｃu

加入ＮH3水时,形成［Ｃu(NＨ３)4]２+,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.ZnＳO4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−=Zn

加入NH3水时，形成［Ｚn(NＨ3）4］２+,使[Zn2＋]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)CuSＯ4浓差电池：０．０１mol·L－１CuSO4和1moｌ·L-1CuＳＯ4组成原电池，测电动势并与计算值比较
Cu|Cu2+（０.０１mｏl·L-1)‖Ｃｕ2＋(1mol·L－1）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＋（1mｏl·Ｌ—１)+２e−＝Cu
负极电极反应：
Cｕ２+（0。０1ｍｏl·L—1)+2e−=Cu
原电池反应为:
Ｃu2＋(1mｏｌ·L-１)=Cu２+(０.０1moｌ·Ｌ—1）
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－1Na２SO4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。CuSO４浓度低的一端出现红色H2O被电解。阴极反应为:
2H2O+2e−=H２↑+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。1mol·L－1Ｎa2SO3，+2滴0。01ｍol·L－1ＫＭnＯ4,+０。5mL１mol·L-1H2SO4，观察溶液颜色的变化KMnＯ4退色ａ5SO32-+2MnO４—+6H+
=5SO42-+2Mｎ2+＋3H2O
用０。５mＬH2O代替Ｈ2SＯ4,观察溶液颜色的变化产生棕色沉淀３SO３２—＋2MnO４—＋H２O
=3ＳO4２-+２MnO2↓（棕色）+2OH—用0．５mL6mol·L-1NaOH代替H2SO４,观察溶液颜色的变化溶液变绿ＳO32—+２MnO4-+２ＯH—
=ＳＯ４2-+2ＭｎO４２—↓（绿色)+H２O(2)0．5mL0。1mｏl·L－１ＫＩ+2滴0。1ｍol·L