《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗》課件-實(shí)驗十一 氧化還原反應(yīng)

1無機(jī)化學(xué)驗證實(shí)驗氧化還原反應(yīng)主講人：2實(shí)驗?zāi)康?、

理解電極電勢與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系。2、

掌握介質(zhì)酸堿性、濃度對電極電勢及氧化還原反應(yīng)的影響。3、

了解還原性和氧化性的相對性。4、了解原電池的組成及工作原理，學(xué)習(xí)原電池電動勢的測量方法。3實(shí)驗原理1.

物質(zhì)氧化還原能力的強(qiáng)弱：電極電勢越高，表示氧化還原電對中氧化型物質(zhì)的氧化能力越強(qiáng)，還原型物質(zhì)的還原能力越弱；電極電勢越低，表示電對中還原型物質(zhì)的還原能力越強(qiáng)，氧化態(tài)型物質(zhì)的氧化能力越弱。4實(shí)驗原理2.

判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向氧化劑所在電對的電極電勢與還原劑所在電對的電極電勢之差亦即電動勢為E，當(dāng)E

>

0

能自發(fā)進(jìn)行；E

=

0

處于平衡狀態(tài)；E

<

0不能自發(fā)進(jìn)行5實(shí)驗原理3.

判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的次序反應(yīng)的次序應(yīng)首先是在電極電勢差值最大的兩個電對所對應(yīng)的氧化劑與還原劑之間發(fā)生。6實(shí)驗原理4.

濃度對氧化還原反應(yīng)的影響則應(yīng)考慮濃度對電極電勢的影響若兩者的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢相差不大

（Eθ

∠0.2V）時，說明：當(dāng)Eθ=

0.2

V

時，根據(jù)lgK=zEθ/0.059v,可知Kθ可以達(dá)到103數(shù)量級，此時反應(yīng)進(jìn)行的程度已經(jīng)相當(dāng)大了。則不用考慮濃度對電極電勢的影響。儀器與試劑

儀器：試管、燒杯。試劑：KBr（0.1mol·L-1），KI（0.1mol·L-1），CCl4，KMnO4（0.01mol·L-1），H2SO4（2mol·L-1），NaOH（6mol/L），Na2SO3（0.2mol/L），KIO3（0.1mol/L），NaOH(2mol/L)，F(xiàn)eCl3（0.1mol/L），KBr(o.1mol/L),SnCl2（0.2mol/L），KSCN（0.1mol/L），H2O2（3%），ZnSO4（1mol/L），CuSO4（1mol/L）。實(shí)驗步驟１.

電極電勢與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系2.

濃度、酸度對氧化還原的影響3.

氧化還原的相對性4.

催化劑對氧化還原反應(yīng)的影響１.

電極電勢與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系１.

電極電勢與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系1、氧化還原反應(yīng)和電極電勢的關(guān)系（1）0.5ml0.1mo1·L-1KI+2D0.1mo1·L-1FeCl3+0.5mLCCl4,振蕩，觀察CCl4

層的顏色變化。半反應(yīng)（-）2

I-

-2e-→I2

,I-

被氧化成I2

，Eθ

=0.54V（+）2

Fe3+

+

2e-

→2

Fe2+

,

Fe3+

被還原成Fe2+,Eθ

=0.77V（總反應(yīng)）

2

Fe3+

+

2

I-

→2

Fe2+

+

I2或者2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2（CCl4層呈紫紅色）I2

被CCl4

萃取，進(jìn)入CCl4

溶劑，使CCl4層變成紫紅色。

現(xiàn)象：溶液分層，下層為紫紅色，上層為橙紅色。由反應(yīng)說明：EI2/I-<EFe3+/Fe2+（2）0.5mL0.1mo1·L-1KBr+2D0.1mo1·L-1FeCl3+0.5mLCCl4,振蕩，觀察CCl4

層的顏色變化。

Fe3+

+

Br-

→

╳

不反應(yīng)（CCl4層呈無色）

CCl4

層顏色不變化，說明二者沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)。從而說明：EBr2/Br->EFe3+/Fe2+現(xiàn)象：溶液分層，上層為淡黃色，下層為無色（3）3DI2

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

水+0.5mL0.1mo1·L-1FeSO4溶液，搖勻+0.5mLCCl4，振蕩，觀察CCl4

層的顏色變化。

I2

水的試管中，CCl4

層無變化，仍為紫色，說明I2與Fe2+不反應(yīng)

I2

+

2Fe2+

→

╳

不反應(yīng)（CCl4層呈紫紅色）

Br2

水的試管中，CCl4

層變成無色說明Br2與Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

Br2+Fe2+=Br-+Fe3+

（CCl4層呈無色）

由以上兩實(shí)驗說明：EBr2/Br->EI2/I-

總結(jié)論：E?(Br2/Br-)

>

E?(Fe3+/Fe2+)>

E?(I2/I-)１.

電極電勢與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系（4）2MnO4

+

5Sn +

16H →2Mn +

5Sn +8

H2O- 2+ + 2+ 4+2[Fe(NCS)]2++Sn2+→2Fe2++Sn4++2

SCN-解釋：電極電勢越大，則氧化性越強(qiáng)。高錳酸鉀的氧化性大于氯化鐵的氧化性，故而還原劑SnCl2與先與高錳酸鉀反應(yīng)剩下氯化鐵顯黃色現(xiàn)象：溶液由紫紅色變?yōu)辄S色①步：FeCl3溶液和KMnO4溶液搖勻后再加入SnCl2溶液結(jié)論：氧化還原反應(yīng)首先發(fā)生在電極電勢差值較大的兩個電對之間。②步：再加入KSCN溶液現(xiàn)象：溶液由黃色變?yōu)檠t色方程式：Fe3++3SCN-=[Fe(SCN)n]3-n解釋：Fe3+和SCN-結(jié)合形成血紅色絡(luò)合物③步：再逐滴加入SnCL2現(xiàn)象：血紅色褪去，溶液變?yōu)闊o色解釋：三價鐵離子具有較強(qiáng)的氧化性，氯化錫具有較強(qiáng)的還原性，Sn2+把Fe3+還原為Fe2+，溶液接近無色。2.

濃度、酸度對氧化還原的影響（設(shè)計）

a、碘水中先加3D6mo1·L-1NaOH：

歧化反應(yīng)

3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O（顏色由黃變?yōu)闊o色）I2被氧化成→

IO3-I2被還原成→I-故試管中溶液由黃色變成無色。

b、再加3D3mo1·L-1H2SO4：

逆歧化反應(yīng)5I-+IO3-+6H+=3I2+3H2O（顏色由無色變?yōu)辄S色）

IO3-被還原成I-，I-被氧化成→I2

故溶液由無色變成黃色。

由以上反應(yīng)可知，酸堿度對氧化還原反應(yīng)有影響。

1、酸度的影響堿性介質(zhì)中IO3-I2I-酸性介質(zhì)中IO3-I2I-0.2160.53450.53451.209總結(jié)：IO3-和I-在酸性條件下發(fā)生逆歧化反應(yīng)（歸中反應(yīng)）生成I25KI+KIO3+3H2SO4=3H2O+3I2+3K2SO4

在堿性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)生成和3I2+6NaOH=5NaI+NaIO3+3H2O

2、濃度的影響（1）1mL0.1mo1·L-1Fe2(SO4)3+0.5mLCCl4+1mL水+1mL0.1mo1·L-1KI,振蕩。半反應(yīng)（-）2I--2e-＝I2;Eθ=0.54V(+)2Fe3++2e-＝2Fe2+

;Eθ

=0.77

V

總反應(yīng)Fe3++I-＝Fe2++I2

CCl4層變成紫紅色

(2)1mL0.1mo1·L-1Fe2(SO4)3+0.5mLCCl4+1mL0.1mo1·L-1KI+10%NH4F,振蕩。

解釋：由于Fe3++F-＝[FeF6]3-,生成的[FeF6]3-配離子十分穩(wěn)定。溶液中Fe3+濃度降低，使氧化還原平衡向左移動。I2減少，CCl4層顏色變淺甚至變成無色。使[FeF6]3-+

I-

→╳

不反應(yīng)（CCl4層呈無色），CCl4層顏色變淺甚至變成無色。結(jié)論：反應(yīng)物、生成物的濃度影響氧化還原平衡的移動。2.

濃度、酸度對氧化還原的影響1、酸堿性的影響在三支盛

0.5mL0.1mo1·L-1H2SO40.5mL0.1mo1·L-1Na2SO3試管中分別

+0.5mL蒸餾水

0.5mL6mo1·L-1NaOH混勻后，分別滴加2D0.01mo1·L

1KMnO4,觀察顏色變化。

a、酸性試管中的反應(yīng)為：

5SO3-+2MnO4-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O或者2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O

顏色由紫紅色→肉色（無色）

MnO4

→Mn2+（3）、驗證介質(zhì)的酸堿性對氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物的影響---設(shè)計實(shí)驗b、中性試管中的反應(yīng)為：

3SO3-+2MnO4-+H2O=2MnO2+3SO42-+2OH-或者2KMnO4+3Na2SO3+H2O=3Na2SO4+2KOH+2MnO2↓

MnO4-→MnO2

紫紅色→棕色沉淀

C、堿性試管中的反應(yīng)為：

5SO3-+2MnO4-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O或者2KMnO4+Na2SO3+2NaOH=Na2SO4+K2MnO4+Na2MnO4+H2O

2MnO4-→

MnO42-

紫紅色→綠色思考：酸性介質(zhì)中MnO4------Mn2+

氧化性最強(qiáng)中性介質(zhì)中MnO4-------MnO2

氧化性減弱堿性介質(zhì)中MnO4------MnO42-

氧化性最弱1、何種介質(zhì)中KMnO4的氧化性最強(qiáng)？不同介質(zhì)中它的還原性產(chǎn)物分別是什么？3.

氧化還原的相對性（1）Pb2++S2-→PbS

↓黑色

PbS黑色

+4H2O2→PbSO4白色+4

H2OO的價態(tài)由-1價→-2價，S的價態(tài)由-2價→+6價，其中，H2O2作氧化劑（2）2MnO4

-+5H2O2+

6

H+ →2Mn2+ +5O2↑+8

H2O

利用H2O2的氧化性可以漂白油畫，使得油畫得以翻新MnO4-→Mn2+；

溶液由紫色→無色，

O的價態(tài)由-1價→0價。H2O2做還原劑總之：由電極電勢解釋：EH2O2/H2O=1.776VEO2/H2O2=0.695V說明H2O2既有氧化性，又有還原性。4.

催化劑對氧化還原反應(yīng)的影響2MnO4-

+5Zn+16

H+

2Mn2++5Zn2++8

H2O添加Fe3+的試管中發(fā)生反應(yīng)為三價鐵起催化作用，加了三價鐵溶液的試管中，紫紅色褪去快。反應(yīng)過程中，高錳酸根作氧化劑，被還原為二價錳離子，鋅粉作還原劑，被氧化為鋅離子。加入三價鐵的試管中，若鋅粉過量，還會繼續(xù)與三價鐵反應(yīng)，生成二價鐵和鋅離子。結(jié)論：2中紫色退去的快濃度對電極電勢的影響1、E池1=?2、分別在Cu(NO3)2溶液中加入濃氨水至生成的沉淀溶解為止，形成深藍(lán)色的溶液Cu2++4NH3===[Cu(NH3)4]2+，E池2=?3、Zn(NO3)2溶液中加入濃氨水至生成的沉淀溶解為止Zn2++4NH3===[Zn(NH3)4]2+，E池3=?4、如果同時加入呢？E池4=?5、銅鋅原電池中濃度對電極電視的影響

負(fù)極：Zn=Zn2++2e

正極：Cu2+-2e=Cu根據(jù)奈斯特方程：E=Eф-

則有E=Eф-

實(shí)驗（1），在盛有CuSO4溶液的燒杯中+濃NH3·H2O至出現(xiàn)深藍(lán)色，觀察電壓變化。Cu2++OH-＝Cu(OH)2↓藍(lán)色

生成深藍(lán)的配離子。很穩(wěn)定。

從而使燒杯中Cu2+濃度降低。[Cu2+]減小，由方程可知，電壓應(yīng)變小，觀察到伏特計表針向左偏轉(zhuǎn)。實(shí)驗（2），在盛有ZnSO4溶液的燒杯中+濃NH3·H2O,至白色沉淀全部溶解，觀察電壓變化。

Zn2++OH-＝Zn(OH)2

↓白色