（精心整理）實(shí)驗(yàn)15 氧化還原反應(yīng)和氧化還原平衡

實(shí)驗(yàn)15氧化還原反應(yīng)和氧化還原平衡[實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯1.學(xué)會(huì)裝配原電池；2.掌握電極的本性、電對(duì)的氧化型或還原型物質(zhì)的濃度、介質(zhì)的酸度等因素對(duì)電極電勢(shì)、氧化還原反應(yīng)的方向、產(chǎn)物、速率的影響；3.通過實(shí)驗(yàn)了解化學(xué)電池電動(dòng)勢(shì)。[基本操作]1.試管操作要用專用滴管取液體，不得引入雜質(zhì)。清洗滴管時(shí)，里外都要沖洗干凈。滴瓶上的滴管不得用于別的液體的取用，滴加液體時(shí)磨口以下部分不得接觸接收容器的器壁。裝有藥品的滴管不得橫放或滴管口向上斜放，以免液體流入橡皮頭中。在通常的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)液一般取3~5滴。正常滴管中的一滴溶液約0.05mL，例如，取0.5mL的溶液，需要大約10滴。2.鹽橋的制法3.伏特計(jì)的使用（區(qū)分正負(fù)極，伏特計(jì)和電極要接觸良好）[實(shí)驗(yàn)原理]對(duì)于電極反應(yīng)：氧化態(tài)（Ox）+ne?=還原態(tài)（Red）根據(jù)能斯特公式，有

其中，R=8.314J·mol-1·K-1，T=298.15K，F(xiàn)=96485C·mol-1電極電勢(shì)的大小與Eo（電極本性）、氧化態(tài)和還原態(tài)的濃度，溶液的溫度以及介質(zhì)酸度等有關(guān)。對(duì)于電池反應(yīng)，aA+bB=cC+dD對(duì)應(yīng)的能斯特方程是電極電勢(shì)愈大，表明電對(duì)中氧化態(tài)氧化能力愈強(qiáng)，而還原態(tài)還原能力愈弱，電極電勢(shì)大的氧化態(tài)能氧化氧化電極電勢(shì)比它小的還原態(tài)。E+>E－是氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的判椐。在實(shí)際應(yīng)用中，若與的差值大于0.5Ｖ，可以忽略濃度、溫度等因素的影響，直接用數(shù)值的大小來確定該反應(yīng)進(jìn)行的方向。[實(shí)驗(yàn)內(nèi)容]實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋和反應(yīng)一、氧化還原反應(yīng)和電極電勢(shì)(1)0.5mL0.1mol·L－1KI+2滴0.1mol·L－1FeCl3，搖勻后加入CCl4觀察CCl4層顏色

紫色

2I-+2Fe3+=I2(紫色)+2Fe2+(2)KBr代替KI進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)

無變化

E0Fe3+/Fe2+＜E0Br2/Br-，不能反應(yīng)(3)碘水+0.5mL0.1mol·L－1FeSO4搖勻后加入CCl4觀察CCl4層顏色Br2水+0.5mL0.1mol·L－1FeSO4搖勻后加入CCl4觀察CCl4層顏色紫色溴水退色

E0Fe3+/Fe2+＞E0I2/I-，不能反應(yīng)Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+比較電極電勢(shì)Br2/Br-＞Fe3+/Fe2+＞I2/I-二、濃度對(duì)電極電勢(shì)的影響(1)燒杯1：15mL1mol·L－1ZnSO4中插入鋅片燒杯2：15mL1mol·L－1CuSO4中插入銅片鹽橋連接兩燒杯，測(cè)電壓

0.9VCu2+/Cu為正極

CuSO4溶液中注入濃氨水至生成沉淀溶解生成深藍(lán)色溶液，觀察電壓變化

電壓降低Cu2++2e?=Cu加入NH3水時(shí)，形成[Cu(NH3)4]2+，使[Cu2+]大幅度減小，電極電勢(shì)隨之減小。由于正極電位降低，導(dǎo)致原電池電動(dòng)勢(shì)降低。ZnSO4溶液中注入濃氨水至生成沉淀溶解生成無色溶液，觀察電壓變化電壓升高Zn2++2e?=Zn加入NH3水時(shí)，形成[Zn(NH3)4]2+，使[Zn2+]大幅度減小，電極電勢(shì)隨之減小。由于負(fù)極電位降低，導(dǎo)致原電池電動(dòng)勢(shì)升高。(2)CuSO4濃差電池:0.01mol·L－1CuSO4和1mol·L－1CuSO4組成原電池，測(cè)電動(dòng)勢(shì)并與計(jì)算值比較Cu|Cu2+(0.01mol·L－1)‖Cu2+(1mol·L－1)電壓很小濃度大的一端為正極測(cè)定值比計(jì)算值小?；蛘呓忉屓缦拢赫龢O電極反應(yīng)：Cu2+(1mol·L-1)+2e?=Cu負(fù)極電極反應(yīng)：Cu2+(0.01mol·L-1)+2e?=Cu原電池反應(yīng)為：Cu2+(1mol·L-1)=Cu2+(0.01mol·L-1)在濃差電池的兩極各連一個(gè)回形針，然后在表面皿上放一小塊濾紙，滴加1mol·L－1Na2SO4溶液，使濾紙完全濕潤，在加入2滴酚酞，將兩極回形針壓在紙上，相距1mm，稍等片刻，觀察所壓處哪端出現(xiàn)紅色。CuSO4濃度低的一端出現(xiàn)紅色H2O被電解。陰極反應(yīng)為：2H2O+2e?=H2↑+2OH?使酚酞變紅。三、酸度和濃度對(duì)氧化還原反應(yīng)的影響1.酸度的影響(1)0.5mL0.1mol·L－1Na2SO3,+2滴0.01mol·L－1KMnO4,+0.5mL1mol·L－1H2SO4,觀察溶液顏色的變化KMnO4退色a5SO32-+2MnO4-+6H+=5SO42-+2Mn2++3H2O用0.5mLH2O代替H2SO4，觀察溶液顏色的變化產(chǎn)生棕色沉淀3SO32-+2MnO4-+H2O=3SO42-+2MnO2↓(棕色)+2OH-用0.5mL6mol·L－1NaOH代替H2SO4，觀察溶液顏色的變化溶液變綠SO32-+2MnO4-+2OH-=SO42-+2MnO42-↓(綠色)+H2O(2)0.5mL0.1mol·L－1KI+2滴0.1mol無變化·L－1KIO3＋淀粉，觀察溶液顏色的變化上述溶液中滴加2～3滴1mol·L－1H2SO4后，觀察溶液顏色的變化溶液變藍(lán)IO3-+5I-+6H+=3I2(使淀粉變藍(lán))+3H2O再滴加2～3滴6mol·L－1NaOH觀察溶液顏色的變化藍(lán)色退去3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O2.濃度的影響(1)0.5mLH2O+0.5mLCCl4+0.5mL0.1mol·L-1Fe2(SO4)3+0.5mL0.1mol·L－1KI，振蕩后觀察CCl4層顏色變化紫色2Fe3++2I-=2Fe2++I2（紫色）(2)0.5mLCCl4+0.5mL1mol·L－1FeSO4+0.5mL0.1mol·L-1Fe2(SO4)3＋0.5mL0.1mol·L－1KI，振蕩后觀察CCl4層顏色變化，并與上一實(shí)驗(yàn)觀察CCl4層顏色顏色區(qū)別。顏色變淺I2濃度減小。或：當(dāng)上述反應(yīng)平衡時(shí)，E(Fe3+/Fe2+)與E(I2/I-)相等。增大Fe2+濃度，E(Fe3+/Fe2+)減小，使得E(Fe3+/Fe2+)＜E(I2/I-)，反應(yīng)逆向進(jìn)行，I2濃度減小。(3)上面實(shí)驗(yàn)中加NH4F固體，振蕩觀察CCl4顏色變淺Fe3++6F-=FeF63-使Fe3+濃度減小，F(xiàn)e3+/Fe2+電極電勢(shì)減小，反應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)減小，平衡時(shí)的反應(yīng)量減小，生成的I2濃度減小說明氧化劑對(duì)應(yīng)的電對(duì)中，增大還原型的濃度或減小氧化型的濃度，電對(duì)中氧化型物質(zhì)的氧化能力將減弱，使氧化還原反應(yīng)趨勢(shì)減弱。四、酸度對(duì)氧化還原反應(yīng)速率的影響0.5mL0.1mol·L－1KBr+2滴0.01mol·L－1KMnO4+0.5mL1mol·L－1H2SO4觀察試管中紫紅色褪去的速度快2MnO4-+10Br-+16H+=2Mn2++5Br2+8H2O用0.5mL6mol·L－1HAc代替上述實(shí)驗(yàn)中的H2SO4，觀察試管中紫紅色褪去的速度，并與上一實(shí)驗(yàn)比較慢2MnO4-+10Br-+16HAc=2Mn2++5Br2+8H2O+Ac-五、氧化數(shù)居中的物質(zhì)的氧化還原性(1)0.5mL0.1mol·L－1KI+2～3滴1mol棕黃色2I-+H2O2+2H+=I2+2H2O·L－1H2SO4+1～2滴3%H2O2觀察試管中溶液顏色的變化I2在水中顯棕黃色(2)2滴0.01mol·L－1KMnO4+3滴1mol·L－1H2SO4+2滴3%H2O2。觀察試管中溶液顏色的變化KMnO4退色2MnO4-+5H2O2+16H+=2Mn2++5O2↑+8H2OaMn2+為粉紅色，觀察不到[注意事項(xiàng)]1.原電池中試劑的取量一般不要超過15mL，