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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cczEEθ,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)lgJzEEθ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]
本文标题:氧化还原反应──电化学
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