氧化还原反应-沈阳药科大学精品课程建设

氧化还原反应主要内容•实验目的•实验原理•实验仪器与药品•实验内容实验目的掌握pSH-2型酸度计测量电池的电动势的方法掌握原电池、电极反应、电池反应、电池符号了解浓度对电极电势的影响了解电极电势的应用实验原理氧化还原反应是物质得失电子的过程。电极电势是判断氧化剂和还原剂相对强弱的标准，并可用以确定氧化还原反应进行的方向。电极电势表是各物质在水溶液中进行氧化还原反应规律性的总结，溶液的浓度、温度均影响电极电势的数值。一般来说，在表中电极电势数值小的还原态是较强的还原剂，电极电势数值大的氧化态是较强的氧化剂。氧化态+ne还原态氧化还原反应的方向是电极电势高的氧化态物质与电极电势低的还原态物质反应。在一定条件下，将氧化还原反应所放出的能量转变成电能的装置称为原电池。如图所示：Cu-Zn原电池所谓电极电势是指某点对以标准氢电极为基准而得出的该电对的相对平衡电势。在此原则上只要将待测电极与标准氢电极（或其他参比电极）组成电池，则其电动势（E）为：E=φ正–φ负由于其中一个电对（为标准氢电极或参比电极）的电极电势为已知，所以测此原电池的电动势通过公式即可求得未知电对的电极电势。实验仪器与药品•仪器：pHS-2型酸度计、试管（离心，10mL），烧杯（5mL，2只），甘汞电极（饱和）、盐桥•药品：KMnO4(0.01mol/L,饱和)、H2SO4(2mol/L)、H2O2(3%)、FeSO4(0.1mol/L)、K2Cr2O7(0.1mol/L);H2S(饱和)、FeCl3(0.1mol/L)、CCl4、KBr(0.1mol/L,1mol/L)、KI(0.1mol/L,1mol/L)、碘水(0.1mol/L)、HCl(浓，0.01mol/L)、(NH4)2Fe(SO4)2(固)、AgNO3(0.1mol/L)、NH4SCN(10%)、K3[Fe(CN)6](0.1mol/L)、ZnSO4(0.1mol/L,0.5mol/L)、Na2SO3(1.0mol/L)、NaOH(6mol/L)、MnSO4(0.2mol/L)、(NH4)2S2O8(固)、CuSO4(0.5mol/L)实验内容一、氧化剂和还原剂反应物、介质现象离子反应式氧化剂还原剂KMnO4,H2O2,H+紫红色褪去2MnO4-+5H2O2+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2OMnO4-H2O2KMnO4,FeSO4,H+紫红色褪去MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2OMnO4-Fe2+二、氧化还原反应和电极电势反应物、介质现象离子反应式结论KI、FeCl3，加CCl4CCl4层红紫色2Fe3++2I-=2Fe2++I2φFe3+／Fe2+φI2／I-KBr、FeCl3，加CCl4CCl4层无色Fe3++Br-→不反应φBr2／Br-φFe3+／Fe2+I2、FeSO4，加CCl4CCl4层红紫色I2+Fe2+→不反应φI2／I-φFe3+／Fe2+Br2、FeSO4，加CCl4CCl4层无色Br2+2Fe2+=2Fe3++2Br-φBr2／Br-φFe3+／Fe2+三、浓度和酸度对氧化还原反应的影响1、酸度对氧化还原反应的影响(φӨMnO4-／Mn2+=1.51V;φӨCl2／Cl-=1.3595V)酸浓度molL-1各项填入计算值淀粉碘化钾试纸变化[H+][Cl-]0.01000.011.320.011.48试纸无变化12.0121.61121.30试纸变蓝色反应式2MnO4-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2↑+8H2OφMnO4-／Mn2+φCl2／Cl-2、沉淀对氧化还原反应的影响反应物现象反应式解释Fe2+、I2、I-、I3-红棕色不褪加AgNO3黄色↓Ag++I-=AgI↓2Fe2++I2=2I-+2Fe3+加SCN-血红色Fe3++nSCN-[Fe(SCN)n]3-nφӨFe3+／Fe2+=0.771V;φӨI2／I-=0.5345V,I2不能氧化Fe2+。I2+I-I3-;K=710当加入Ag+时，形成AgI↓，因[I-]↓故φI2／I-↑,当φI2／I-φFe3+／Fe2+时，I2可以氧化Fe2+.I-加CCl4K3[Fe(CN)6]CCl4层无色加ZnSO4CCl4层红紫白色↓2I-+2Fe(CN)63-=2Fe(CN)64-+I22Zn2++Fe(CN)64-=Zn2[Fe(CN)6]↓φӨFe(CN)63-／Fe(CN)64-=0.36V,故Fe(CN)63-不能氧化I-，形成Zn2[Fe(CN)6]↓时，φFe(CN)63-／Fe(CN)64-↑，当该值φI2／I-时，Fe(CN)63-可氧化I-3、介质条件对氧化还原反应产物的影响反应物、介质液性现象反应式结论Na2SO3、H+KMnO4酸性（强）紫红色褪去2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O强酸性MnO4-→Mn2+Na2SO3、H2OKMnO4中性棕色↓2MnO4-+3SO32-+H2O=2MnO2↓+3SO42-+2OH-中性、弱酸性、弱碱性MnO4-→MnO2Na2SO3、NaOHKMnO4碱性（强）溶液呈绿色2MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O强碱性MnO4-→MnO42-四、催化剂对氧化还原反应速度的影响反应物现象反应式解释MnSO4、(NH4)2S2O8、H+无明显现象5S2O82-+2Mn2++8H2O=2MnO4-+10SO42-+16H+φӨS2O82-／SO42-=2.01VφӨMnO4-／Mn2+=1.51VKӨ=2.88×1084,正反应趋势非常大，但反应速率慢，Ag+是催化剂。加AgNO3溶液呈紫红色五、选择氧化剂反应填“+”，不反应填“－”离子反应方程式（配平）选择的氧化剂氧化剂I－Br－Cl－KMnO4＋＋＋FeCl3＋－－2MnO4-+10X-+16H+=2Mn2++X2+8H2O(X-=I-,Br-,Cl-)2Fe3++2I-=I2+2Fe3+酸性介质(pH9,I2岐化)，FeCl3φӨMnO4/Mn2=1.51VφӨFe＋3/Fe＋2=0.771VφӨCl2/Cl－=1.3595VφӨBr2/Br－=1.087VφӨI2/I－=0.5345V六、铜锌电池电动势测定(φӨCu2+／Cu=0.337V;φӨZn2+／Zn=-0.7628V)原电池符号E计算值（V）E测定值（V）第一次第二次平均值(-)Zn∣Zn2+(0.5mol／L)‖Cu2+(0.5mol／L)︱Cu(+)1.0991.0901.0921.091原电池正极电极反应为：Cu2++2e-=Cu原电池负极电极反应为：Zn=Zn2++2e-电池反应：Cu2++Zn=Zn2++Cu七、电极电势的测定φӨZn＋2/Zn（V）φZn＋2/Zn(V)[Zn2+]=0.5molL-1原电池符号E测定值（V）（理论值1.048V）文献值计算值2测定值1计算值3Zn∣Zn2+(0.5mol／L)‖KCl(饱和),Hg2Cl2︱Hg1.053－0.7628-0.7682-0.8115－0.8061电池电动势的测定：(1)饱和甘汞点击接参比电极接线柱(2)选择+mV档，调节仪器读数为0mV。将饱和甘汞电极和指示电极组装成原电池，可测得该原电池的电动势。如果是负值，调换原电池的正负极即可。