内容发布更新时间 : 2024/5/5 11:57:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验二 氧化还原反应与氧化还原平衡 【学习目标】

认知目标:掌握电极的本性,电对的氧化型或还原型物质的浓度,介质的酸度对电极电势, 对氧化还原反应的方向,产物,速率的影响.通过实验了解化学电池电动势. 技能目标:学会装配原电池 【实验要点】

1, 定性比较电极电势的大小 2, 浓度对电极电势的影响

3, 影响氧化反应的因素(浓度,酸度) 【重点,难点】

装配原电池,浓度和酸度对氧化还原反应的影响. 【教学方法】:问题式教学,演示法,实验指导 【指导过程】

一,氧化还原反应和电极电势

基本原理: Eφ(Fe3+/ Fe2+)=0.77 V;Eφ(Br2/ Br—)=1.09 V Eφ(I2/ I—)=0.54 V;Eφ(Cl2/ Cl—)=1.36V

Cl2黄绿色气体I2:紫黑色固体 (水中呈浅黄褐色) Br2:棕红色液体(水中呈橙红色) 操作

1,试管中:0.5 mL 0.1 mol·L-1 KI + 2滴0.1 mol·L-1FeCl3,加入CCl4. 现象:CCl4层显紫色(密度比水大,应在下层)上层为黄色 解释:

CCl4作用:萃取I2 ( I2仅微溶于水,易溶于有机溶剂中如:CS2,CCl4 ) 结论:Eφ (Fe3+/ Fe2+) > Eφ ( I2/ I— ) 2,用KBr代替KI溶液进行同样的实验. 现象:CCl4层不变色.

解释:KBr 与 FeCl3不反应.

结论:Eφ (Fe3+/ Fe2+) 3,I2 + Fe2+ 加入CCl4.

现象:CCl4层粉红色,上层浅黄. 解释:I2 不会氧化Fe2+ .Eφ ( I2/ I— ) Eφ (Fe3+/ Fe2+)

结论:Eφ(Br2/ Br—) > Eφ (Fe3+/ Fe2+)>Eφ(I2/ I—),氧化性最强的是Br2,还原性最强的是 I—.

Cl2 + 2Br-(I—)=Br2(I2)+ 2 Cl- 二,浓度对电极电势的影响 基本原理 原电池:

装配原电池时应具备以下条件:必须有两种活动性不同的金属,而且要平行地浸在电解 质溶液里,两个电极要用导线连接.(如果用铁片代替锌片做原电池原理实验,铜片的表面 几乎没有气泡逸出,说明铁 铜原电池中的电流可能较弱,在铜丝的表面观察不到气泡的产 生.如果用导线连接一个电流计,可以观察到电流表的指针发生偏转,表明铁 铜原电池中有电流产生.)

浓差电池:电极材料和电解质相同,但电解质浓度不同的原电池. 电化学电池的一种,有电极浓差电池和溶液浓差电池两类.

其电动势取决于物质的浓度差,是由于一种物质从高浓度状态向低浓 度转移而产生的.

Nernst方程:对于氧化还原半反应:

操作 改变浓度,测量两电极间的电压

1,按上图装配原电池,测量两电极间的电压30 mL 1 mol·L-1 ZnSO4 (CuSO4) 记录:E1=1095 mV

解释:根据Nernst方程:E = E+—E—= E(Cu2+/Cu) — E (Zn2+/Zn) =[Eφ(Cu2+/Cu) — Eφ (Zn2+/Zn)]+ 0.059/2 lg C Cu2+/C Zn2+ =0.342 — (—0.763) + 0.059/2 lg C Cu2+/C Zn2+ E=1.105+ 0.059/2 lg C Cu2+/C Zn2+ 2,在正极(Cu2+/Cu)加入浓氨水后 记录:E2=661 mV

解释:Cu2+浓度降低,E(Cu2+/Cu)降低,E=1.105+ 0.059/2 lg C Cu2+/C Zn2+ ,E降低. 3,在负极(Zn2+/Zn)加入浓氨水后 记录:E2=1272 mV

解释:Zn2+浓度降低,E(Zn2+/Zn)降低,E=1.105+ 0.059/2 lg C Cu2+/C Zn2+ E升高. 思考题:1,用浓差电池作电源电解Na2SO4水溶液实质是水的电解,2H2O=O2+2H2 滴入酚酞后,与正极相连的一端出现红色.OH-移到溶液的阳极,失去电子,被氧化.

2,有些还原还原半反应有H+或OH—参加,此时溶液的酸度将影响电极电位.书中所列电对 的E不受酸度的影响.

三,酸度和浓度对氧化还原反应的影响

1,酸度的影响

(1)试管:0.5 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3

加入:0.5 mL 1 mol·L-1 H2SO4 + 2滴 0.01 mol·L-1 KMnO4 现象:KMnO4很快退去,溶液无色. 原理:(酸性中为强氧化剂+7→ +2)

加入:0.5 mL H2O + 2滴 0.01 mol·L-1 KMnO4 现象:棕色沉淀(MnO2).(中性或弱酸性中) 原理:(+7→ +4)

加入:0.5 mL 6 mol·L-1NaOH + 2滴 0.01 mol·L-1 KMnO4 现象:溶液为绿色 ( MnO4 2—的颜色 ).

原理:(在弱碱中为较弱的氧化剂,+7 → +6)

(2) 试管:0.5 mL 0.1 mol·L-1 KI +2滴 0.1 mol·L-1 KIO3 + 淀粉 现象:溶液为黑色. 原理:反应慢

继续加入1 mol·L-1 H2SO4酸化.

现象:溶液为蓝色 ( 生成I2使淀粉呈蓝色 ). 原理:(酸性) Eφ=1.085 V

继续加入6 mol·L-1 NaOH显碱性. 现象:溶液蓝色消失变为浅黄色 . 原理:

Eφ=0.26 V 2,浓度的影响

(1)H2O CCl4 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3 各0.5 mL 的试管中 + 0.5 mL 0.1 mol·L-1 KI.

现象;CCl4层为粉红色(I2),上层为黄色 解释:2Fe3+ +2I-= 2Fe2++ I2

(2)1 mol·L-1 FeSO4 CCl4 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3 各0.5 mL 的试管 + 0.5 mL 0.1 mol·L-1 KI.

现象: CCl4层油状物(无I2生成),上层为浅黄色

解释;值减少,Fe2(SO4)3氧化性降低.使2Fe3+ +2I-= 2Fe2+ + I2

反应不能进行.

(3) 在(1)的试管中加入少许NH4F固体,震荡. 现象:粉红色变为桃红色(无色 )

解释:加入NH4F后,生成[FeF6]3—,Fe3+浓度降低,使2Fe3+ +2I-= 2Fe2++ I2反应不能 进行. 结论

同一氧化性物质的氧化能力受酸度及浓度(氧化型,还原型离子的浓度)的影响. 四,酸度对氧化还原反应速率的影响

操作: 0.5 mL 0.1 mol·L-1 KBr + 0.5 mL 1 mol·L-1 H2SO4 + 2滴0.01 mol·L-1 KMnO4 现象:强酸性中紫红色很快退去. 原理:强酸性中

> Eφ(Br2/ Br—)=1.09 V 10 Br—+ 16H+ + 2MnO4 —= 5Br2 + 2Mn2+ + 8H2O

0.5 mL 0.1 mol·L-1 KBr+ 0.5 mL 6 mol·L-1 HAc + 2滴0.01 mol·L-1 KMnO4 现象:紫红色不退去

原理:弱酸性中:反应速率慢,甚至不发生反应. Eφ(I2/ I—) = 0.54 V

(2) 2滴0.01 mol·L-1 KMnO4 +3滴1 mol·L-1 H2SO4 +2滴3% H2O2. 现象:紫红色消失 原理:H2O2作还原剂.

H2O2可作氧化剂又可作还原剂, (1) H2O2 + 2H+ + 2e = 2H2O

Eφ(H2O2/ H2O )=1.77 V > Eφ(I2/ I—) = 0.54 V可作氧化剂氧化 I—.

(2) O2 + 2H+ + 2e = H2O2

Eφ(O2/ H2O2 )=0.68 V —/ Mn2+)=1.51 V可作还原剂还 原MnO4 —.