氧化还原反应和氧化还原平衡

实验目的：1、学会装配原电池。2、掌握电极的本性、电对的氧化型或还原型3、掌握物质的浓度、介质的酸度对电极电势、氧化还原反应的方向、产物、速率的影响。4、了解化学电池电动势。第1页/共18页第一页，共19页。实验用品:仪器：试管、烧杯、伏特汁(或酸度计)、检流器、表面皿固体药品：锌粒、铅粒、铜片、琼脂、氟化铵液体药品：HCl(浓)、HNO3(21mo1·L-1

、浓)、

HAc(6mo1·L-1)、H2SO4(1mo1·L-1)、

NaOH(6mo1·L-1、40％)、NH3·H2O(浓)、

ZnSO4(1mo1·L-1)、KI(0.1mo1·L-1)、

CuSO4(0.01mo1·L-1、1mo1·L-1)、

KBr(0.1mo1·L-1)、FeCl3(0.1mo1·L-1)、

Fe2(SO4)3(0.1mo1·L-1)FeSO4(1mo1·L-1)、

H2O2(3%)、KIO3(0.1mo1·L-1)、碘水、溴水(0.1mo1·L-1)、氯水(饱和)、

KCl(饱和)、CCl4

酚酞指示剂、淀粉溶液（0.4％）材料：电极(锌片、钢片、铁片、炭棒)、红色石蕊试纸、导线、砂纸

第2页/共18页第二页，共19页。实验内容：

一、氧化还原反应和电极电势（1）0.5ml0.1mo1·L-1KI+2D0.1mo1·L-1FeCl3+0.5mLCCl4,振荡，观察CCl4

层的颜色变化。

I-+Fe3+=I2+Fe2+

I-

被氧化成I2

，Fe3+

被还原成Fe2+

I2

被CCl4

萃取，进入CCl4

溶剂，使CCl4层变成紫红色。由反应说明：EI2/I-<EFe3+/Fe2+第3页/共18页第三页，共19页。（2）0.5mL0.1mo1·L-1KBr+2D0.1mo1·L-1FeCl3+0.5mLCCl4,

振荡，观察CCl4

层的颜色变化。

Br-+Fe3+

≠

不反应

CCl4

层颜色不变化，说明二者没有发生氧化还原反应。从而说明：EBr2/Br->EFe3+/Fe2+第4页/共18页第四页，共19页。（3）3DI2

水+0.5mL0.1mo1·L-1FeSO4溶液，摇匀+0.5mLCCl4,振荡3DBr2

水+0.5mL0.1mo1·L-1FeSO4溶液，摇匀+0.5mLCCl4，振荡，观察CCl4

层的颜色变化。

I2

水的试管中，CCl4

层无变化，仍为紫色，说明I2与Fe2+不反应

Br2

水的试管中，CCl4

层变成无色，说明Br2与Fe2+发生氧化还原反应。

Br2+Fe2+=Br-+Fe3+

由以上两实验说明：EBr2/Br->EI2/I-

第5页/共18页第五页，共19页。

二、浓度对电极电势的影响（1）在两只小烧杯中，分别注入ZnSO4(1mo1·L-1)和CuSO4(1mo1·L-1），在硫酸锌溶液中插入锌片，硫酸铜溶液中插入铜片组成两个电极，中间以盐桥相通。用导线将锌片和铜片分别与伏特计(或酸度计)的负极和正极相接。测量两极之间的电压。如图：原电池第6页/共18页第六页，共19页。

负极：Zn=Zn2++2e

正极：Cu2+-2e=Cu根据奈斯特方程：E=Eф-

则有E=Eф-

实验（1），在盛有CuSO4溶液的烧杯中+浓NH3·H2O至出现深蓝色，观察电压变化。Cu2++OH-＝Cu(OH)2↓蓝色

生成深蓝的配离子。很稳定。第7页/共18页第七页，共19页。

从而使烧杯中Cu2+浓度降低。[Cu2+]减小，由方程可知，电压应变小，观察到伏特计表针向左偏转。实验（2），在盛有ZnSO4溶液的烧杯中+浓NH3·H2O,至白色沉淀全部溶解，观察电压变化。

Zn2++OH-＝Zn(OH)2

↓白色无色

由于生成的很稳定，烧杯中Zn2+浓度降低，[Zn2+]减小，据方程可知，E增大，伏特计指针向右偏转。第8页/共18页第八页，共19页。（2）设计浓差电池

1mo1·L-1CuSO4作正极+回形针→阳极

0.01mo1·l-1CuSO4作负极+回形针→阴极+酚酞阳极：4OH--2e=2H2O+O2

阴极：2H2O+2e=H2+2OH-由电极反应知，阴极产生OH-，从而阴极附近变成红色。第9页/共18页第九页，共19页。三、浓度和酸度对电极电势影响1、酸度的影响在三支盛

0.5mL0.1mo1·L-1H2SO40.5mL0.1mo1·L-1Na2SO3试管中分别

+0.5mL蒸馏水

0.5mL6mo1·L-1NaOH混匀后，分别滴加2D0.01mo1·L-1KMnO4,观察颜色变化。

a、酸性试管中得反应为：

5SO3-+2MnO4-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O

颜色由紫红色→肉色（无色）

MnO4-→Mn2+第10页/共18页第十页，共19页。b、中性试管中的反应为：

3SO3-+2MnO4-+H2O=2MnO2+3SO42-+2OH-

MnO4-→MnO2

紫红色→棕色沉淀

C、碱性试管中的反应为：

5SO3-+2MnO4-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O

2MnO4-→

MnO42-

紫红色→绿色第11页/共18页第十一页，共19页。（2）0.5mL0.1mo1·L-1KI+2D0.1mo1·L-1KIO3+5D淀粉

a、加3D1mo1·L-1H2SO4：

5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2OI-被氧化成→I2IO3-被还原成I-，

I2使淀粉变蓝色，故溶液变成蓝色。

b、加3D6mo1·L-1NaOH：

3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2OI2氧化成→

IO3-I2被氧化成→I-I2

发生反应，故试管中溶液又变成无色。

由以上反应可知，酸度对氧化还原反应有影响。

第12页/共18页第十二页，共19页。2、浓度的影响（1）0.5mL0.1mo1·L-1Fe2(SO4)3+0.5mL水+0.5mLCCl4+0.5mL0.1mo1·L-1KI,振荡。

Fe3++I-＝Fe2++I2CCl4层变成紫红色（2）0.5mL0.1mo1·L-1Fe2(SO4)3+0.5mL1mo1·L-1FeSO4+0.5mLCCl4+0.5mL0.1mo1·L-1KI,振荡。

Fe3++I-=

Fe2++I2

由于加入Fe2+，使氧化还原平衡向左移动，生成的I2减少，CCl4层变成浅红色。（1）、（2）相比，CCl4层的颜色由深→浅。

第13页/共18页第十三页，共19页。(3)0.5mL0.1mo1·L-1Fe2(SO4)3+0.5mL水+0.5mLCCl4+0.5mL0.1mo1·L-1KI+1/2药匙NH4F,振荡。由于Fe3++F-＝[FeF6]3-,生成的[FeF6]3-配离子十分稳定。溶液中Fe3+浓度降低，使氧化还原平衡向左移动。I2减少，CCl4层颜色变浅甚至变成无色。结论：反应物、生成物的浓度影响氧化还原平衡的移动。第14页/共18页第十四页，共19页。四、酸度对氧化还原反应速率的影响

A、0.5mL0.1mo1·l-1KBr+0.5ml1mo1·l-1H2SO4+2D0.01mo1·l-1KMnO4B、0.5ml0.1mo1·l-1KBr+0.5ml6mo1·l-1HAc+2D0.01mo1·l-1KMnO410Br-+2MnO4-+16H+=5Br2+2Mn2++8H2OH2SO4是强酸，完全电离，溶液中H+浓度大，反应速度快，

MnO4-→2Mn2+速度快，因此紫红色褪去快。

HAc是弱酸，不完全电离，溶液中H+浓度小，反应速度慢，因此加HAc的溶液比起加H2SO4的溶液颜色褪去慢。第15页/共18页第十五页，共19页。

五、氧化数居中物质的氧化还原性（1）0.5mL0.1mo1·L-1KI+3D1mo1·L-1H2SO4+2D3%H2O2，观察颜色变化。

H2O2+2I-+

2H+=I2+2H2OO的价态由-1价→-