实验14氧化还原反应

实验14氧化还原反应一、目的要求：了解氧化还原反应和电极电势的关系；试验溶液酸度、反应物(或产物)浓度、催化剂对氧化还原反应的影响；观察并了解氧化态或还原态浓度变化对电极电势的影响；观察利用原电池电解水，观察金属的电化学腐蚀现象；学习利用微型仪器进行化学实验操作，树立环境保护意识。二、原理：能斯特方程要求大家能熟练写出能斯特方程，并依据该方程解释实验部分所出现的现象。三、实验内容：（1）电极电势和氧化还原反应：a．金属活泼性比较在井穴板的四个井穴中，分别放入四块2cm的滤纸，依次滴入1滴0.1molL-1AgNO3，0.5molL-1CuCl2和0.5molL-1Pb(NO3)2溶液于滤纸片上，然后在每块滤纸片的中央放一片2mm2大小的已打磨好的锌片，用放大镜观察金属树的生长和形状。b.定性比较某些电对电极电势的大小(此实验在5mL小试管中进行)(1)在试管中滴加5滴0.1molL-1KI溶液和2滴0.1molL-1FeCl3溶液，溶液颜色有何变化?再加3滴CCl4溶液，充分振荡，观察CCl4层是否出现紫红色(若CCl4层看不清楚，可往试管中补加1mL蒸馏水稀释一下，为什么?)。顺着试管壁再滴加1滴0.5molL-1K3[Fe(CN)6]溶液，不要振荡，如有Fe2+生成，则出现蓝色沉淀。(2)用同浓度的KBr代替KI进行同样实验，观察CCl4层是否有Br2的橙红色？(3)取5滴溴水于小试管中，加入2滴0.2molL-1Fe2+盐溶液，观察溴水颜色褪去，说明溴水褪色的原因。根据以上实验结果,定性比较Br2/Br-，I2/I-，Fe3+/Fe2+三个反应的电极电势的相对大小，并指出哪个是最强的氧化剂，哪个是最强的还原剂。（2）酸度对氧化还原反应的影响:以下实验在井穴板或点滴板中进行。a.酸度对氧化还原反应产物的影响在井穴板C1~C3三个井穴(或点滴板)中各滴入5滴0.01molL-1KMnO4溶液，依次加入2滴2molL-1H2SO4溶液，2滴H2O，2滴6molL-1NaOH溶液；再分别向三个井穴中滴加5滴0.5molL-1Na2SO3溶液，观察现象有何不同。在实验报告中写出有关反应方程式。b.酸度对氧化还原反应方向的影响(卤素在不同介质中的歧化反应及其逆反应)点滴板的一个凹穴中滴加1滴碘水，往其中滴加6molL-1的NaOH至颜色刚好褪去，然后再往其中滴加3molL-1H2SO4，观察溶液颜色的变化(如果现象不明显，可往其中滴入1滴淀粉溶液)。c.酸度对某些物质氧化还原能力的影响(1)取1滴0.2molL-1K2Cr2O7溶液于点滴板凹穴中，往其中加2滴0.5molL-1Na2SO3溶液,颜色有无变化?再往其中加1~2滴3molL-1H2SO4，又有何变化?(2)取1滴0.5molL-1MnSO4于点滴板的凹穴中，加1滴2molL-1NaOH，观察实验现象，放置后再观察。用电极电势解释所观察到的现象。（3）浓度对氧化还原反应的影响：(1)在2支小试管中，各加入5滴0.1molL-1KI和2滴0.2molL-1FeCl3溶液，再向其中1支试管中加入少量NH4F固体，摇动试管，观察两支试管的颜色有什么不同?(加入NH4F后将有配离子FeF2+生成，使反应物Fe(2)往小试管中加0.5mL0.1molL-1KI，2滴0.5molL-1K3Fe(CN)6]和2滴CCl4，振荡观察有无I2的生成?再往其中加入几滴0.2molL-1ZnSO4，充分振荡后静置，观察现象。相关化学反应方程式如下：用电极电势解释实验现象。（4）催化剂对氧化还原反应速度的影响a.均相催化在井穴板中的C1~C3井穴中，各加入0.2molL-1H2C2O4，3molL-1H2SO4各5滴，然后往一个井穴中加1滴0.5molL-1MnSO4溶液，往另一个井穴中加1滴1molL-1NH4F溶液,最后往三个井穴中都各加入1滴0.01molL-1KMnO4溶液，比较三个井穴中紫红色褪去的快慢(注：F-与Mn2+可形成配合物)。b.非均相催化取3mL6%H2O2于小试管中,加入少量MnO2，将带有余烬的火柴放于试管口，观察现象并解释。向10mL0.5molL-1的CuSO4溶液中分别加入等质量的Zn粉和Zn粒，比较现象有何不同，说明原因。（5）原电池和电解(此实验在井穴板中进行)以原电池为电源电解Na2SO4溶液。取一块5mL井穴板按图装好实验装置。在1#、5#井穴中分别加入4mL0.5molL-1CuSO4溶液。在2#、4#井穴中分别加入4mL0.5molL-1ZnSO4溶液。将盛有ZnSO4和CuSO4的井穴用盐桥连接，在1#、5#井穴中插入Cu片，在2#、4#井穴中插入Zn片，把1#、4#井穴中的Cu、Zn片用铜丝连接，将两个原电池串联起来，在2#、5#的Zn、Cu片上分别连接上一根Ni-Cr丝。在3#井穴中加入4mL0.5molL-1Na2SO4溶液和2滴酚酞，将连有Cu、Zn片的两根Ni-Cr丝插入有Na2SO4溶液的井穴中。观察连接Zn片的那根Ni-Cr丝周围的溶液有何变化?两极上有何现象发生，写出电解池两极上发生的反应式，并解释之。（6）浓度改变对原电池电动势的影响(1)采用“原电池和电解冶实验所用的一个原电池装置，用pH计或伏特计测量原电池电动势。(2)取下盐桥，往盛CuSO4溶液的井穴中滴加浓氨水，边加边搅拌至生成沉淀溶解为止。此时形成深蓝色Cu(NH3)42+溶液，使Cu2+的浓度明显下降。再测量原电池电动势,数值有何变化?同上操作，用另外一组原电池，加浓氨水使Zn2+的浓度下降，电动势又有何变化?用Nernst方程解释实验现象。（7）金属电化学腐蚀与防护(1)在井穴板的三个井穴中分别加入0.5molL-1NaCl溶液2mL，将三个打磨好的小铁钉中的一个用棉线绑上Zn片，第二个绑上Cu片，第三个是铁钉自身，用棉线分别悬挂在三个井穴中，线的另一端绑在井穴上的废火柴梗上，20~30min后，观察实验现象。(2)在井穴板的井穴内加入0.3molL-1H2SO4(用3molL-1H2SO4稀释)1mL，放进一小片纯锌片，观察有何现象?