氧化还原反应电化学

退 出下 页上 页 一 、 实 验 目 的1. 掌 握 电 极 电 势 对 氧 化 还 原 反 应 的 影 响2.了 解 氧 化 型 或 还 原 型 物 质 浓 度 、 溶 液 酸度 改 变 对 电 极 电 势 的 影 响 。3. 进 一 步 理 解 氧 化 还 原 反 应 的 可 逆 性 。4. 了 解 原 电 池 的 装 置 和 反 应 。 退 出下 页上 页 二 、 实 验 原 理氧 化 还 原 过 程 也 就 是 电 子 的 转 移 过 程 。电 极 电 势 能 斯 特 （ Nernst） 方 程 式 )( )(lg0.0592V(298K)(298K) 氧 化 型还 原 型cczEE ,298.15K时T 退 出下 页上 页 二 、 实 验 原 理浓 度 和 酸 度 影 响 氧 化 还 原 反 应 的 方 向 。 MF MF 0.0592V(298K) (298K) lgJz E E 退 出下 页上 页 二 、 实 验 原 理EMF（ 或 EMF） 值 仅 从 热 力 学 角 度 衡 量反 应 的 可 能 性 和 进 行 的 程 度 ， 它 和 平 衡到 达 的 快 慢 ， 即 反 应 速 率 的 大 小 无 关 。 E = 0.50V 0 退 出下 页上 页 三 、 实 验 用 品1. 仪 器伏 特 计 或 万 用 表 ， 烧 杯 二 只 （ 50mL） ,盐 桥 （ 充 有 琼 脂 的饱 和 KCl溶 液 的 U型 管 ） 。2. 药 品酸 ： HCl (1mol L1,浓 )， H2SO4 (2mol L1, 3moL L1), HAc (6mol L1)碱 ： NaOH (6mol L 1), NH3H2O（ 1： 1） 退 出下 页上 页 三 、 实 验 用 品盐 ： Pb(NO3 )2 (0.5mol L1), CuSO4 (0.1mol L1 , 0.5moL L1), ZnSO4 (0.1mol L1 , 0.5mol L1) , KI (0.1mol L1 ), FeCl3 (0.1mol L1), FeSO4 (0.1mol L1), K2Cr2O7 (0.1mol L1), KMnO4 (0.01mol L1), KBr (0.1mol L1), AgNO3 (0.1 mol L1), MnSO4 (0.002 mol L1)固 体 ： MnO2, K2S2O8, KIO3, MnSO42H2O, 铅 粒 ， 锌 片 ，作 电 极 用 锌 片 ， 铜 片 ， 铁 片 ， 炭 棒 ， 丙 二 酸3. 其 它 ： CCl 4,溴 水 ， 碘 水 ， H2O2(3%)， 淀 粉 ， 砂 纸 ， 导线 ， 淀 粉 KI试 纸 退 出下 页上 页 四 、 实 验 内 容 及 要 求 （ 1、 2部 分 实 验 两 人 合 做 ）1. 电 极 电 势 与 氧 化 还 原 反 应 的 关 系（ 1） 分 别 在 5滴 Pb(NO3)2 (0.5mol L 1)和 5滴 CuSO4 (0.5mol L1)点 滴 板 穴 中 ， 各 放 入 一 块 表 面 擦 净 的 锌 片 ，观 察 锌 片 表 面 和 溶 液 颜 色 有 无 变 化 ？ 以 表 面 擦 净 的 铅 粒（ 或 铅 片 ） 代 替 锌 片 ， 分 别 与 ZnSO4(0.5mol L1)和CuSO4(0.5mol L1)溶 液 反 应 ， 观 察 有 无 变 化 ？ 根 据 实 验结 果 定 性 比 较 Zn、 Pb、 Cu电 极 电 势 的 大 小 。 根 据 实 验 结 果 ， 说 明 电 极 电 势 与 氧 化 还 原 反 应 方 向 的 关 系 。 退 出下 页上 页 2. 浓 度 和 酸 度 对 电 极 电 势 及 氧 化 还 原 反 应 的 影 响 。 （ 1） 浓 度 的 影 响 （ a ） 在 两 只 3 0 m L 的 烧 杯 中 ， 分 别 注 入 5 m L ZnSO4(0.1mol L1)和 5mL CuSO4(0.1 mol L1)溶 液 ， 在ZnSO4中 插 入 锌 片 ， CuSO4中 插 入 铜 片 ， 组 成 两 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 万 用 表 代 替 ） 的 负 极 和 正 极 相 连 ， 近 似 测 量 两 极 间的 电 势 差 。 取 出 盐 桥 ， 在 CuSO4溶 液 中 注 入 1:1氨 水 （ 约 15滴 ） 至生 成 的 沉 淀 溶 解 为 止 ， 形 成 深 蓝 色 溶 液 ， 再 放 入 盐 桥 ，观 察 电 池 的 电 势 差 有 何 变 化 ？ 再 在 ZnSO 4溶 液 中 加 1:1氨水 （ 约 18滴 ） 至 生 成 沉 淀 完 全 溶 解 为 止 ， 观 察 电 势 差 又有 何 变 化 ？ 利 用 能 斯 特 方 程 式 解 释 实 验 现 象 。 退 出下 页上 页Cu-Zn原 电 池 退 出下 页上 页 （ 2） 酸 度 的 影 响(a) 在 两 只 30mL的 小 烧 杯 中 ， 分 别 注 入 5mL FeSO4 (0.1mol L1)和 K2Cr2O7 (0.1 mol L1)溶 液 。 在 FeSO4中插 入 铁 片 ， K2Cr2O7中 插 入 炭 棒 ， 组 成 两 电 极 ， 中 间 以盐 桥 相 通 。 将 铁 片 和 炭 棒 通 过 导 线 分 别 与 伏 特 计 的 负极 和 正 极 相 接 ， 近 似 测 量 两 极 间 的 电 势 差 。 在 K2Cr2O7溶 液 中 ， 加 入 9滴 H2SO4（ 3mol.l 1） ， 混 合 均 匀 ， 观 察电 势 差 变 化 ； 再 逐 滴 加 入 2mL NaOH (6.0 mol L1)，混 合 均 匀 ， 观 察 电 势 差 又 有 何 变 化 ？ 解 释 之 。 退 出下 页上 页 3. 催 化 剂 对 氧 化 还 原 反 应 速 率 的 影 响 在 1mL H2SO4(2 mol L1)中 ， 加 入 3mL蒸 馏 水和 5滴 MnSO4(0.002 mol L1)溶 液 混 合 后 分 成 两份 ： 往 一 份 中 加 入 黄 豆 大 小 量 的 K2S2O8， 微 热 ，观 察 溶 液 有 无 变 化 ； 往 另 一 份 中 加 1滴AgNO3(0.1mol L1)溶 液 和 同 样 量 K2S2O8， 微 热 ，观 察 溶 液 颜 色 变 化 。 写 出 有 关 反 应 ， 解 释 之 。 退 出下 页上 页 4. 摇 摆 反 应 （ 过 氧 化 氢 的 氧 化 还 原 性 ）（ 1） 试 剂 配 制 （ 实 验 室 已 准 备 好 ） 配 制 A、 B、 C三 种 溶 液 。A:量 取 400 ml H2O2(30%)稀 释 到 1000mL；B:称 取 40g KIO3和 量 取 40mL H2SO4(2 mol L1)， 稀 释 到1000mL； （ 此 溶 液 相 当 于 HIO3溶 液 ） C:（ 辅 助 试 剂 ） ： 称 取 15.5g丙 二 酸 ， 3.5g MnSO42H2O和 0.5g淀 粉 （ 先 溶 于 热 水 ） 稀 释 到 1000mL。 退 出下 页上 页 4. 摇 摆 反 应 （ 过 氧 化 氢 的 氧 化 还 原 性 ）(2 ) 实 验 方 法 ： 往 试 管 中 按 任 意 顺 序 加 入 A、 B、 C三 种溶 液 各 1mL混 合 均 匀 ， 少 许 时 间 溶 液 由无 色 变 蓝 色 ， 又 由 蓝 色 变 无 色 ， 如 此 反复 十 余 次 ， 最 后 变 为 蓝 色 。 退 出下 页上 页 4. 摇 摆 反 应 （ 过 氧 化 氢 的 氧 化 还 原 性 ）（ 3） 反 应 机 理 ： (a) 摇 摆 反 应 的 基 本 反 应 为 ： (b) 辅 助 试 剂 起 到 调 节 （ 1） 、 （ 2） 反 应 速 率 的 作 用 。试 用 元 素 电 势 图 解 释 反 应 现 象 。 退 出下 页上 页 4. 摇 摆 反 应 （ 过 氧 化 氢 的 氧 化 还 原 性 ）已 知 在 酸 性 介 质 中 元 素 电 势 图 ： 退 出下 页上 页 思 考 题 （ 1） 如 何 根 据 电 极 电 势 ， 确 定 氧 化 剂 或 还 原 剂 的 相 对 强弱 ？（ 2） 在 CuSO4溶 液 中 加 入 过 量 NH3H2O， 其 电 极 电 势 怎样 改 变 ？ 试 解 释 。（ 3） 制 备 氧 气 为 什 么 用 二 氧 化 锰 与 浓 HCl反 应 ？（ 4） 实 验 中 加 入 CCl4的 作 用 是 什 么 ？ （ 5） 浓 度 和 酸 度 怎 样 影 响 氧 化 还 原 反 应 进 行 的 方 向 ，如 何 用 pH图 说 明 。 退 出下 页上 页 1.在 CuSO4溶 液 中 加 入 过 量 浓 NH3H2O， 其 电 极 电 势将 (Cu 2 / Cu)将 会 ： （ ）（ A） 变 大 ；（ B） 变 小 ；（ C） 不 变 ； （ D） 影 响 不 大 。 Key: （ ）选 择 题 退 出下 页上 页 2. 实 验 室 可 用 二 氧 化 锰 与 浓 HCl反 应 制 备 氯 气 ， 是 因 为 ：（ ）（ A） (MnO2/ Mn2 )大 于 (Cl2/ Cl-)； （ B） (MnO2/ Mn2 )小 于 (Cl2/ Cl-)；（ C） 浓 HCl中 的 H+和 Cl-的 浓 度 都 很 大 ， 可 使 得 (MnO2/ Mn2 )大 于 (Cl2/ Cl-)； （ D） 可 使 得 (MnO2/ Mn2 )小 于 (Cl2/ Cl-)。 Key: （ C）选 择 题 退 出下 页上 页 3. 摇 摆 反 应 的 反 应 机 理 是 ： （ ）（ A） (IO3 / I2)大 于 (O2/ H2O2)， 而 (H2O2/ H2O) 又 大 于(IO3 -/ I2)；（ B） (H2O2/ H2O)大 于 (O2/ H2O2)； 而 (IO3 / I2)又 小 于(H2O2/ H2O)；（ C） 只 是 由 于 (H2O2/ H2O)大 于 (IO3 -/ I2)， 而 (IO3 / I2)大 于 (O2/ H2O2)影 响 不 大 ；（ D） 只 是 由 于 (IO3 / I2)大 于 (O2/ H2O2)， 而 (H2O2/ H2O)大 于 (IO 3 -/ I2)影 响 不 大 。 Key: （ A） 选 择 题