氧化还原反应──电化学

退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学一、实验目的1.掌握电极电势对氧化还原反应的影响2.了解氧化型或还原型物质浓度、溶液酸度改变对电极电势的影响。3.进一步理解氧化还原反应的可逆性。4.了解原电池的装置和反应。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学二、实验原理氧化还原过程也就是电子的转移过程。电极电势能斯特（Nernst）方程式)()(lg0.0592V(298K)(298K)氧化型还原型cczEEθ,298.15K时T退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学二、实验原理浓度和酸度影响氧化还原反应的方向。MFMF0.0592V(298K)(298K)lgJzEEθ退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学二、实验原理EMF（或EθMF）值仅从热力学角度衡量反应的可能性和进行的程度，它和平衡到达的快慢，即反应速率的大小无关。Eθ=0.50V0退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学三、实验用品1.仪器伏特计或万用表，烧杯二只（50mL）,盐桥（充有琼脂的饱和KCl溶液的U型管）。2.药品酸：HCl(1mol·L–1,浓)，H2SO4(2mol·L–1,3moL·L–1),HAc(6mol·L–1)碱：NaOH(6mol·L–1),NH3·H2O（1：1）退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学三、实验用品盐：Pb(NO3)2(0.5mol·L–1),CuSO4(0.1mol·L–1,0.5moL·L–1),ZnSO4(0.1mol·L–1,0.5mol·L–1),KI(0.1mol·L–1),FeCl3(0.1mol·L–1),FeSO4(0.1mol·L–1),K2Cr2O7(0.1mol·L–1),KMnO4(0.01mol·L–1),KBr(0.1mol·L–1),AgNO3(0.1mol·L–1),MnSO4(0.002mol·L–1)固体：MnO2,K2S2O8,KIO3,MnSO4·2H2O,铅粒，锌片，作电极用锌片，铜片，铁片，炭棒，丙二酸3.其它：CCl4,溴水，碘水，H2O2(3%)，淀粉，砂纸，导线，淀粉KI—试纸退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学四、实验内容及要求（1、2部分实验两人合做）1.电极电势与氧化还原反应的关系（1）分别在5滴Pb(NO3)2(0.5mol·L–1)和5滴CuSO4(0.5mol·L–1)点滴板穴中，各放入一块表面擦净的锌片，观察锌片表面和溶液颜色有无变化？以表面擦净的铅粒（或铅片）代替锌片，分别与ZnSO4(0.5mol·L–1)和CuSO4(0.5mol·L–1)溶液反应，观察有无变化？根据实验结果定性比较Zn、Pb、Cu电极电势的大小。根据实验结果，说明电极电势与氧化还原反应方向的关系。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学2.浓度和酸度对电极电势及氧化还原反应的影响。（1）浓度的影响（a）在两只30mL的烧杯中，分别注入5mLZnSO4(0.1mol·L–1)和5mLCuSO4(0.1mol·L–1)溶液，在ZnSO4中插入锌片，CuSO4中插入铜片，组成两电极。中间以盐桥相通。用导线将锌片和铜片分别与伏特计（或万用表代替）的负极和正极相连，近似测量两极间的电势差。取出盐桥，在CuSO4溶液中注入1:1氨水（约15滴）至生成的沉淀溶解为止，形成深蓝色溶液，再放入盐桥，观察电池的电势差有何变化？再在ZnSO4溶液中加1:1氨水（约18滴）至生成沉淀完全溶解为止，观察电势差又有何变化？利用能斯特方程式解释实验现象。退出下页上页原电池的构造——铜锌原电池Cu-Zn原电池退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学（2）酸度的影响(a)在两只30mL的小烧杯中，分别注入5mLFeSO4(0.1mol·L–1)和K2Cr2O7(0.1mol·L–1)溶液。在FeSO4中插入铁片，K2Cr2O7中插入炭棒，组成两电极，中间以盐桥相通。将铁片和炭棒通过导线分别与伏特计的负极和正极相接，近似测量两极间的电势差。在K2Cr2O7溶液中，加入9滴H2SO4（3mol.l－1），混合均匀，观察电势差变化；再逐滴加入2mLNaOH(6.0mol·L–1)，混合均匀，观察电势差又有何变化？解释之。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学3.催化剂对氧化还原反应速率的影响在1mLH2SO4(2mol·L–1)中，加入3mL蒸馏水和5滴MnSO4(0.002mol·L–1)溶液混合后分成两份：往一份中加入黄豆大小量的K2S2O8，微热，观察溶液有无变化；往另一份中加1滴AgNO3(0.1mol·L–1)溶液和同样量K2S2O8，微热，观察溶液颜色变化。写出有关反应，解释之。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学4.摇摆反应（过氧化氢的氧化还原性）（1）试剂配制（实验室已准备好）配制A、B、C三种溶液。A:量取400mlH2O2(30%)稀释到1000mL；B:称取40gKIO3和量取40mLH2SO4(2mol·L–1)，稀释到1000mL；（此溶液相当于HIO3溶液）C:（辅助试剂）：称取15.5g丙二酸，3.5gMnSO4·2H2O和0.5g淀粉（先溶于热水）稀释到1000mL。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学4.摇摆反应（过氧化氢的氧化还原性）(2)实验方法：往试管中按任意顺序加入A、B、C三种溶液各1mL混合均匀，少许时间溶液由无色变蓝色，又由蓝色变无色，如此反复十余次，最后变为蓝色。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学4.摇摆反应（过氧化氢的氧化还原性）（3）反应机理：(a)摇摆反应的基本反应为：(b)辅助试剂起到调节（1）、（2）反应速率的作用。试用元素电势图解释反应现象。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学4.摇摆反应（过氧化氢的氧化还原性）已知在酸性介质中元素电势图：退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学[思考题]（1）如何根据电极电势，确定氧化剂或还原剂的相对强弱？（2）在CuSO4溶液中加入过量NH3•H2O，其电极电势怎样改变？试解释。（3）制备氧气为什么用二氧化锰与浓HCl反应？（4）实验中加入CCl4的作用是什么？（5）浓度和酸度怎样影响氧化还原反应进行的方向，如何用φ～pH图说明。退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学1.在CuSO4溶液中加入过量浓NH3•H2O，其电极电势将φ(Cu2＋/Cu)将会：（）（A）变大；（B）变小；（C）不变；（D）影响不大。Key:（Ｂ）[选择题]退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学2.实验室可用二氧化锰与浓HCl反应制备氯气，是因为：（）（A）φθ(MnO2/Mn2＋)大于φθ(Cl2/Cl-)；（B）φθ(MnO2/Mn2＋)小于φθ(Cl2/Cl-)；（C）浓HCl中的H+和Cl-的浓度都很大，可使得φ(MnO2/Mn2＋)大于φ(Cl2/Cl-)；（D）可使得φ(MnO2/Mn2＋)小于φ(Cl2/Cl-)。Key:（C）[选择题]退出下页上页实验六氧化还原反应──电化学3.摇摆反应的反应机理是：（）（A）φθ(IO3－/I2)大于φθ(O2/H2O2)，而φθ(H2O2/H2O)又大于φθ(IO3－-/I2)；（B）φθ(H2O2/H2O)大于φθ(O2/H2O2)；而φθ(IO3－/I2)又小于φθ(H2O2/H2O)；（C）只是由于φθ(H2O2/H2O)大于φθ(IO3－-/I2)，而φθ(IO3－/I2)大于φθ(O2/H2O2)影响不大；（D）只是由于φθ(IO3－/I2)大于φθ(O2/H2O2)，而φθ(H2O2/H2O)大于φθ(IO3－-/I2)影响不大。Key:（A）[选择题]