氧化还原反应与电极电势

氧化还原反应与电极电势 实验六 氧化还原反应与电极电势 一、实验目的 1.熟悉电极电势与氧化还原反应的关系。 2.了解浓度、酸度、温度对氧化还原反应的影响。 3.了解原电池的装置和原理。 二、实验原理 氧化还原反应的实质是物质间电子的转移或电子对的偏移。氧化剂、还原剂得失电子能力的大小，即氧化还原能力的强弱，可根据它们相应电对的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的数值越大，则氧化态的氧化能力越强，其氧化态物质是较强的氧化剂。电极电势的数值越小，则还原态的还原能力越强，其还原态物质是较强的还原剂。只有较强的氧化剂和较强的还原剂之间才能够发生反应，生成较弱的氧化剂和较弱的还原剂，故根据电极电势可以判断反应的方向。 利用氧化还原反应产生电流的装置称原电池。原电池的电动势E = φ-φ，根据能斯池+-特方程，当氧化型或还原型物质的浓度、酸度改变时，电极电势的数值会随之发生改变。本实验利用伏特计测定原电池的电动势来定性比较浓度、酸度等因素对电极电势及氧化还原反应的影响。 三、仪器和试药 仪器:试管、烧杯、 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面皿、培养皿、U形管、伏特计、水浴锅、导线、砂纸、鳄鱼夹。 -1-1-1-1试药: HCl (2mol?L)、HNO(1mol?L, 浓)、HSO(1, 3mol?L)、HAc (3mol?L)、HCO3 24 224 -1-1-1-1(0.1mol?L)、NH?HO (浓)、NaOH (6 mol?L, 40%)、ZnSO(1mol?L)、CuSO (1mol?L)、 KI 324 4-1-1-1-1(0.1mol?L)、KBr (0.1mol?L)、AgNO(0.1, 0.5mol?L)、FeCl(0.1mol?L)、Fe(SO)3 3 243 -1-1-1-1(0.1mol?L)、FeSO (0.4,1mol?L)、KCrO (0.4mol?L)、KMnO (0.001mol?L)、NaSO 4227423-1-1-1-1(0.1mol?L)、NaAsO(0.1mol?L)、MnSO(0.1mol?L)、KSCN (0.1mol?L)、溴水 (Br)、33 4 2-1-1碘水 (I)、CCl、NHF (1mol?L、固体)、KCl(饱和溶液)、SnCl(0.5mol?L)、CuCl24 42 2 -1(0.5mol?L)、(NH)CO (饱和溶液)、锌粒、小锌片、小铜片、琼脂、电极(锌片、铜片、铁4224 片、碳棒)、红色石蕊试纸。 四、实验内容 1.电极电势和氧化还原反应 -1-1(1)向试管中加入10滴0.1mol?L的KI溶液和2滴0.1mol?L的FeCl溶液后，摇匀，3再加入10滴CCl溶液充分振荡，观察CCl层颜色的变化，解释原因并写出相应的反应方44 程式。 -1(2)用0.1mol?LKBr代替KI溶液进行同样实验，观察CCl层颜色的变化。 4-1(3)用溴水(Br) 代替FeCl溶液与0.1mol?L 的KI溶液作用，又有何现象, 23--3+2+根据实验结果比较Br/ Br、I/ I、Fe/Fe三个电对的电极电势相对大小，指出最强的22 氧化剂和还原剂，并说明电极电势和氧化还原反应的关系。 2.浓度对电极电势的影响 -1-1(1)在两只50mL烧杯中，分别加入25mL 1mol?L 的ZnSO溶液和25mL 1mol?L 的4 CuSO溶液，在ZnSO溶液中插入仔细打磨过的Zn片，在CuSO溶液中插入仔细打磨过的444 Cu片，用导线将Cu片、Zn片分别与伏特计的正负极相连，两个烧杯溶液间用KCl盐桥连接好，测量电池电动势。 溶液中滴加过量浓NH?HO，边加边搅拌，当生成的沉淀完全(2)取出盐桥，在CuSO432 溶解而形成深蓝色溶液时，放入盐桥，测定电池电动势。 (3)再取出盐桥，在ZnSO溶液中滴加浓NH?HO，边加边搅拌，至生成的沉淀完全溶432 解后，放入盐桥，观察伏特计示数有何变化。 比较3次测定结果，你能得出什么结论,利用能斯特方程解释实验现象。 3.酸度对电极电势的影响 -1-1(1)取两只50mL小烧杯，分别加入25mL 1mol?LFeSO溶液和25mL0.4mol?LKCrO4227溶液，在盛有FeSO溶液的烧杯中插入铁片，盛有KCrO溶液的烧杯中插入碳棒，用导线4227 将铁片、碳棒与伏特计的负极、正极相连，将两烧杯间用另一盐桥连接好，测量电池电动势。 -1(2)在KCrO溶液中，逐滴加入1mol?LHSO溶液，观察伏特计示数的变化。再向22724-1KCrO溶液中，逐滴加入6mol?L NaOH溶液，观察伏特计的示数又怎样变化, 227 4.浓度、酸度对氧化还原反应产物的影响 -1-1(1)在3支试管中，均加入2滴0.001mol?LKMnO溶液，再分别加入1mol?LHSO、、424-1-1蒸馏水、6mol?LNaOH溶液各0.5mL，摇匀后往3支试管中各加几滴 0.1mol?LNaSO溶23液，观察反应产物有何不同,解释原因。 -1(2)在两支试管中分别加入2mL浓HNO和1mol?LHNO，再各加入一小颗锌粒，观察33 发生的现象。写出有关反应式。 浓HNO被还原的主要产物可通过对生成气体颜色的观察进行判断，稀HNO被还原的33+ +主要产物可通过检验溶液中是否有NH生成来进行判断。溶液中NH检验方法常用气室44+法或奈斯勒试剂法(奈斯勒试剂是K[HgI]的KOH溶液，遇NH生成棕红色沉淀)。气室法244+检验NH离子方法:取大小两个表面皿，在较大表面皿中加入5-10滴待测试液，再滴入3-54 滴40%的NaOH溶液，在较小的表面皿贴一小块湿润的红色石蕊试纸(或广泛pH试纸)，将 +两个表面皿盖好做成气室，将该气室放在水浴上微热，若试纸变蓝色，则示NH存在。 4 5.浓度、酸度对氧化还原反应方向的影响 (1)浓度的影响 -1?取一支试管，加入蒸馏水、CCl溶液和0.1mol?LFe(SO)溶液各10滴，摇匀,再加4243-1入10滴0.1mol?L 的KI溶液，振荡后观察CCl层的颜色。 4-1-1?在另一支试管中加入CCl、0.1mol?LFeSO和0.1mol?LFe(SO)溶液各10滴，摇44243-1匀后，再加入10滴 0.1mol?L的KI溶液,振荡后观察CCl层的颜色。并与上一实验进行比4 较。 ?在以上2只试管中各加入一小勺NHF(固体)，用力振荡一会儿，观察CCl层的颜色44变化。 解释以上实验现象，说明浓度对氧化还原反应方向的影响。 (2)酸度的影响 NaAsO溶液与I水之间反应如下: 33 2 3-3-,，AsO，2I，2H,AsO，I，HO 4322 -1取一支试管，加入5滴0.1mol?LNaAsO溶液，再加入5滴I水，观察溶液颜色。然33 2-1后将溶液用2mol?LHCl酸化，溶液颜色有何变化,再向溶液中滴入40%NaOH溶液，又有何变化,解释原因，说明酸度对氧化还原反应方向的影响。 6.酸度、温度和催化剂对氧化还原反应速度的影响 (1)酸度的影响 -1-1在两支试管中，各加入5滴饱和(NH)CO溶液，再分别加入3mol?LHSO和3mol?L 422424-1HAc溶液各5滴 ，然后往两支试管中各加入2滴0.001mol?LKMnO 溶液，观察比较两支4 试管中紫红色褪去的快慢。解释原因，并写出有关反应方程式。 (2)温度的影响 -1-1HCO溶液，5滴1mol?LHSO和1滴在两支试管中，各加入10滴0.1mol?L22424-10.001mol?LKMnO 溶液，摇匀;将其中一支试管放入80?水浴中加热，另一支试管不加4 热，比较两支试管紫红色褪色快慢。说明原因。 (3)催化剂的影响 -1-1在3支试管中，各加入1mL 0.1mol?LHCO溶液，5滴1mol?LHSO和1滴22424-1-10.001mol?LKMnO 溶液，摇匀;向其中一支试管滴加5滴0.1mol?LMnSO，另一支试管44-1滴加5滴1mol?LNHF溶液，第三支试管加5滴蒸馏水，摇匀，比较3支试管紫红色褪色4 快慢，必要时可加热。解释原因。 7.趣味实验 (1)锡树的形成 -1将一张经0.5mol?LSnCl溶液均匀润湿的圆形滤纸贴在培养皿中，不能有气泡，滤纸中2 央放上一小块锌片，盖上盖子，放置约30分钟，即可观察到闪光的小锡树。 (2)银树的形成 -1方法同上，只是改以0.5mol?LAgNO溶液润湿滤纸，滤纸中央放上一小块铜片，即可3 观察到美丽发光的银树。 (3)铜树的形成 -1方法同上，改以0.5mol?LCuCl溶液代替SnCl溶液润湿滤纸，即可观察到铜树。 22 五、注意事项 1.FeSO和NaSO溶液要现配制。 423 2.作为电极的锌片、铜片、铁片、鳄鱼夹等用时要用砂纸打磨，以免接触不良影响伏特 计读数。 3.盐桥的制法:将1g琼脂加入100mL饱和KCl溶液中浸泡一会儿，加热煮成糊状， 趁热倒入U形玻璃管中(注意里面不能留气泡)，冷却即成。 六、思考题 --1.为什么KCrO能氧化浓HCl中的Cl，而不能氧化浓度更大的NaCl溶液中的Cl, 227 2.试归纳影响电极电势的因素。 3.若用饱和甘汞电极来测定锌电极的电极电势，应如何组成原电池,写出原电池符号及 电极反应式。 4.试根据氧化还原的概念，再 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 制备几种金属树。