氧化还原反应和氧化还原平衡课件

氧化还原反应和氧化还原平衡无机化学实验无机化学实验氧化还原反应和氧化还原平衡氧化还原反应和氧化还原平衡实验目的：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。氧化还原反应和氧化还原平衡实验用品实验用品:仪仪 器：器：试管、烧杯、伏特汁(或酸度计)、检流器、表面皿固体药品固体药品：锌粒、铅粒、铜片、琼脂、氟化铵液体药品液体药品：HCl(浓)、 HNO3(2 1mo1L-1 、浓)、 HAc(6 mo1L-1)、 H2SO4(1mo1L-1)、 NaOH(6 mo1L-1、40)、 NH3H2O(浓)、 ZnSO4(1 mo1L-1)、 KI(0.1mo1L-1)、 CuSO4(0.01 mo1L-1、1 mo1L-1)、 KBr(0.1 mo1L-1)、 FeCl3(0.1 mo1L-1)、 Fe2(SO4)3(0.1 mo1L-1) FeSO4(1 mo1L-1)、 H2O2(3%)、 KIO3 (0.1 mo1L-1)、 碘水、溴水(0.1 mo1L-1)、 氯水 (饱和)、 KCl(饱和)、 CCl4 酚酞指示剂、 淀粉溶液 （0.4）材材 料料：电极(锌片、钢片、铁片、炭棒)、红色石蕊试纸、 导线、砂纸 氧化还原反应和氧化还原平衡实验内容实验内容： 一、氧化还原反应和电极电势（1）0.5ml 0.1mo1L-1 KI+2 D 0.1mo1L-1 FeCl3 +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- E Fe3+/ Fe2+氧化还原反应和氧化还原平衡（ 3 ）3D I2 水+0.5mL0.1mo1L-1 FeSO4溶液，摇匀 +0.5mL CCl4 ,振荡3D Br2 水+0.5mL 0.1mo1L-1 FeSO4溶液，摇匀 +0.5mL CCl4，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：E Br2/ Br- EI2/ I- 氧化还原反应和氧化还原平衡 二、浓度对电极电势的影响二、浓度对电极电势的影响（1）在两只小烧杯中，分别注入ZnSO4(1 mo1L-1)和CuSO4(1 mo1L-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：原电池氧化还原反应和氧化还原平衡 负极：Zn=Zn2+2e 正极：Cu2+-2e =Cu根据奈斯特方程：E=E- 则有E=E- 实验（1），在盛有CuSO4溶液的烧杯中+浓NH3H2O 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。lg0592. 0氧化型还原型nlg20592. 022CuZn氧化还原反应和氧化还原平衡 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NH3H2O, 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。 氧化还原反应和氧化还原平衡（2）设计浓差电池 1 mo1L-1 CuSO4作正极+回形针阳极 0.01 mo1l-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。氧化还原反应和氧化还原平衡三、浓度和酸度对电极电势影响三、浓度和酸度对电极电势影响1、酸度的影响在三支盛 0.5 mL0.1 mo1L-1H2SO40.5 mL 0.1 mo1L-1Na2SO3试管中分别 + 0.5 mL 蒸馏水 0.5 mL 6 mo1L-1NaOH混匀后，分别滴加2D0.01 mo1L-1KMnO4,观察颜色变化。 a、 酸性试管中得反应为： 5SO3-+2MnO4-+6H+=2Mn2+5 SO42-+3H2O 颜色由紫红色 肉色（无色） MnO4- Mn2+ 氧化还原反应和氧化还原平衡 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- 紫红色绿色氧化还原反应和氧化还原平衡（2）0.5 mL 0.1mo1L-1 KI +2D 0.1 mo1L-1 KIO3 + 5D淀 粉 a、加3D 1mo1L-1 H2SO4： 5I-+ IO3-+6H+=3I2+3H2O I-被氧化成I2 IO3-被还原成I-， I2使淀粉变蓝色，故溶液变成蓝色。 b、加3D 6mo1L-1 NaOH： 3I2+6OH-=5I-+ IO3-+3H2O I2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。 氧化还原反应和氧化还原平衡 2、浓度的影响（1）0.5mL 0.1mo1L-1 Fe2(SO4)3+ 0.5mL水+ 0.5mL CCl4+ 0.5mL0.1mo1L-1KI , 振荡。 Fe3+I-Fe2+I2 CCl4层变成紫红色（2）0. 5mL0.1mo1L-1 Fe2(SO4)3+ 0.5mL 1 mo1L-1 FeSO4+ 0.5mLCCl4+ 0.5mL 0.1mo1L-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。 氧化还原反应和氧化还原平衡(3) 0.5mL 0.1mo1L-1 Fe2(SO4)3+ 0.5mL水+ 0.5mLCCl4+ 0.5mL 0.1mo1L-1KI+1/2药匙NH4F,振荡。 由于Fe3+F-FeF63-,生成的FeF63-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。氧化还原反应和氧化还原平衡四、酸度对氧化还原反应速率的影响四、酸度对氧化还原反应速率的影响 A、0.5mL 0.1mo1l-1KBr+0.5ml1mo1l-1H2SO4+2D0.01mo1l-1KMnO4B、0.5ml 0.1mo1l-1KBr+0.5ml 6 mo1l-1HAc+2D 0.01mo1l-1KMnO4 10Br-+2 MnO4-+16H+=5 Br2+2Mn2+8H2O H2SO4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。氧化还原反应和氧化还原平衡 五、氧化数居中物质的氧化还原性五、氧化数居中物质的氧化还原性（1）0.5mL 0.1mo1L-1 KI+ 3D 1 mo1L-1H2SO4+2D 3%H2O2， 观察颜色变化。 H2O2+2I- + 2H+ =I2+2H2O O的价态由-1价-2价， I-I2，由无色黄色。 其中，H2O2作氧化剂。 氧化还原反应和氧化还原平衡（2）2D 0.01mo1L-1 KMnO4+ 3D 1 mo1L-1H2SO4+2D 3%H2O2。 2MnO4-+6H+4H2O2=2Mn2+8H2O+4O2 MnO4-Mn2+ 溶液由紫色无色， O的价态由-1价0价。 H2O2做还原剂， H2O2既有氧化性，又有还原性。 由电极电势解释： EH2O2/H2O=1.776V EO2/H2O2=0.695V