氧化还原反应和氧化还原平衡

氧化还原反应和氧化还原平衡一，实验目的，1，学会装配原电池。2，掌握电极的本性，电对的氧化形成还原型物质的浓度，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。二，实验用品，1，仪器；试管（离心，10ml），烧杯（100ml，250ml），伏特计（或酸度计），表面皿，U形管。2，固体药品；琼脂，氟化铵3，液体药品；HCl（浓）HNO3（2mol/L浓），HAc（6mol/L），H2SO4（1mol/L），NaOH（6mol/L40%），NH3·H2O（浓），ZnSO4（1mol/L），CuSO4（0.01mol/L1mol/L），KI（0.1mol/L），KBr（0.1mol/L），FeCl3（0.1mol/L），Fe2（SO4）（0.1mol/L），FeSO4（1mol/L），H2O2（3%），KIO3（0.1mol/L），溴水（饱和），碘水（0.1mol/L），氯水（饱和），KCl（饱和），CCl4，酚酞指示剂，淀粉溶液（0.4%）。4，材料；电极（锌片及铜片），回形针，红色石蕊试纸（或酚酞试纸），导线，砂纸，滤纸。三，基本操作；试管操作，参见第三章三。四，实验内容（一）氧化还原反应和电极电势（1），在试管中加入0.5ml0.1mol/LKI溶液和两滴0.1mol/LFeCl3溶液，摇匀后加入0.5mlCCl4，充分震荡，观察CCl4层颜色有无变化。（2），用0.1mol/LKBr溶液代替KI溶液惊醒同样的实验，观察现象。（3），往两支试管中分别加入3滴碘水，溴水，然后加入约0.5ml0.1mol/LFeSO4溶液，摇匀后，注入0.5mlCCl4，充分振荡，观察CCl4层有无变化。根据以上实验结果，定性的比较Br2/Br—，I2/I—和Fe3+/Fe2+三个电对的电极电势。[思考题]1.上述电对中哪个物质是最强的氧化剂？哪个是最强的还原剂？2.若用适量的氯水分别于溴化钾，碘化钾溶液反应并加入CCl4，估计CCl4层的颜色。（二）浓度对电极电势的影响（1），往一只小烧杯中加入约30ml1mol/LZnSO4溶液，在其中插入锌片，往另一只小烧杯中加入约30ml1mol/L的CuSO4溶液，在其中插入铜片。用盐桥将二烧杯相连，组成一个原电池。用导线将锌片和铜片分别与伏特计（或酸度计）的负极和正极相接，测量两极之间的电压。（图9——3）。在CuSO4溶液中注入浓氨水至生成沉淀溶解为止，形成深蓝色的溶液，Cu2++4NH3==[Cu（NH3）4]2+9—3测量电压，观察有何变化。再于ZnSO4溶液中加入浓氨水至生成的沉淀完全溶解为止；Zn2++4NH3==[Zn（NH3）4]2+测量电压，观察又有什么变化。利用Nernest方程式来解释实验现象。（2），自行设计并测定下列浓度差电池电动势，将实验值与计算值比较。Cu|CuSO4（0.01mol/L）||CuSO4(1mol/L)|Cu在浓差电池的两极个连一个回形针,然后在表面皿上放一小块滤纸,滴加1mol/LNa2SO4溶液，使滤纸完全润湿，再加入酚酞2滴。将两极的回形针压在纸上，使其相距约1mm，稍等片刻，观察所压处，哪一端显红色。思考题1.利用浓差电池作电源电解Na2SO4水溶液实质是什么物质被电解？使酚酞出现红色的一极是什么极？为什么？2.酸度对Cl2/Cl—，Br2/Br—，I2/I—，Fe3+/Fe2+，Cu2+/Cu，Zn2+/Zn电对的电极电势有无影响？为什么？（三），酸度和浓度对氧化还原反应的影响1，酸度的影响（1）.在3支均盛有0.5ml0.1mol/LNa2SO3溶液的试管中，分别加入0.5ml1mol/LH2SO4溶液及0.5ml蒸馏水和0.5ml6mol/L的NaOH溶液，混合均匀后，再各滴入2滴0.01mol/ＬKMnO4溶液，观察颜色的变化有何不同，写出反应式。（2）.在试管中加入0.5ml0.1mol/LKI溶液和2滴0.1mol/LKIO3溶液，在加几滴淀粉溶液，混合后观察溶液颜色有何变化。然后加2到3滴1mol/LH2SO4溶液酸化混合液，观察有什么变化，最后滴加2到3滴6mol/LNaOH式混合液显碱性，又有什么变化，写出有关反应式。2，浓度的影响（1）.往盛有H2O，CCl4和0.1mol/LFe2（SO4）3各0.5ml的试管中加入0.5ml0.1mol/LKI溶液，振荡后观察CCl4层的颜色。（2），往盛有CCl4，1mol/LFeSO4和0.1mol/LFe2（SO4）3个0.5ml的试管中，加入0.5ml0.1mol/LKI溶液，振荡后观察CCl4层的颜色。与上一实验中CCl4层颜色有何区别？（3）.在实验（1）的试管中，加入少许NH4F固体，振荡，观察CCl4层颜色的变化。说明浓度对氧化还原反应的影响。四，酸度对氧化还原反应速率的影响在两支各盛有0.5ml0.1mol/L的KBr溶液的试管中，分别加入0.5ml1mol/LH2SO4和6mol/L的HAc溶液，然后各加入2滴0.01mol/L的KMnO4溶液，观察2支试管中紫红色褪去的速度。分别写出有关的反应方程式。[思考题]这个实验是否说明KMnO4溶液在速度较高时，氧化性较强，为什么？五，氧化数据中的物质的氧化还原性。（1）.在试管中加入0.5ml0.1mol/LKI和2到3滴1mol/L的H2SO4，再加入1到2滴3%H2O2，观察试管中溶液颜色的变化。（2）.在试管中加入2滴0.01mol/L的KMnO4溶液，再加入3滴1mol/L的H2SO4溶液，摇匀后滴加2滴3%的H2O2，观察溶液颜色的变化。[思考题]为什么H2O2既具有氧化性，又具有还原性？试从电极电势予以说明。[实验习题]1.从实验结果讨论氧化还原反应和哪些因素有关2.电解硫酸钠溶液为什么得不到金属钠？3.什么叫浓差电池？写出实验二（2）电池符号，电池反应式，并计算电池电动势。4.介质对KMnO4的氧化性有何影响？用本实验事实及电极电势予以说明。[附注]盐桥的制法称取1g琼脂，放在100mlKCl饱和溶液浸泡一会，在不断搅拌下，加热煮成糊状，趁热倒入U形玻璃管中（管内不能留有气泡，否则会增加电阻），冷却即成。更为简便的方法可用KCl饱和溶液装满U形玻璃管，两管口以小棉花球塞住（管内不留有气泡），作为盐桥使用。实验中还可用素烧瓷筒用作盐桥。电极的处理；电极的锌片，铜片要用烧纸擦干净，以免增大电阻。