实验十-氧化还原反应

实验十 氧化还原反应一实验目的1. 加深理解电极电势与氧化还原反应的关系;2. 了解介质的酸碱性对氧化还原反应方向和产物的影响;3. 了解反应物浓度和温度对氧化还原反应速率的影响;4. 掌握浓度对电极电势的影响;5. 学习用酸度计测定原电池电动势的方法.二实验原理参加反应的物质间有电子转移或偏移的化学反应称为氧化还原反应.物质的还原能力的大小，可以根据相应电对电极电势的大小来判断。电极电势愈大，电对中的氧化型的氧化能力愈强。电极电势愈小，电对中的还原型的还原能力愈强。根据电极电势大小可以判断氧化还原反应的方向.当EMF= E（氧化剂）- E（还原剂） 0时； 反应正向自发进行当EMF= E（氧化剂）- E（还原剂） = 0时； 反应处于平衡状态 当EMF= E（氧化剂）- E（还原剂） 0时； 不能进行自发反应当氧化剂电对和还原剂电对的标准电极电势相差较大时，（如EMF0.2V时）,通常可以用标准电池电动势判断反应的方向.由电极反应的能斯特(Nernst)方程式,可以看出浓度对电极电势的影响.298.15K时; 00592V c（氧化型） E = E + Z c（还原型）溶液的PH会影响某些电对的电极电势或氧化还原反应的方向。介质的酸碱性也会影响某些氧化还原的产物。原电池是利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。当有沉淀或配合物生成时，会引起电极电势和电池电动势的改变。三实验内容（一）.比较电对的E相对大小实验步骤现象反应方程式解释与结论1上层橙色2I- + 2Fe3+ = I2 + 2Fe2+E（Fe3+/ Fe2+）E（I2/I-）下层紫红色故E0，反应生成I2并溶于CCl42上层棕黄色2Br- + 2Fe3+ E（Fe3+/ Fe2+）E（Br-2/ Br-）下层无色故E0，反应不能发生。结论：E（I2/I-）E（Fe3+/ Fe2+）E（Br-2/ Br-）E（I2/I-）和E（Br-2/ Br-）分别是最强的还原剂和氧化剂。3橘红色2KI + H2O2 + H2SO4 =I2 + K2SO4 + 2H2OH2O2为氧化剂4肉红色2KMnO4 + 3H2SO4 +5H2O2 =K2SO4+ 2MnSO4 + 5O2+82H2OH2O2为还原剂结论：H2O2在上述分别用作氧化剂和还原剂。5墨绿色Cr2O2-7 + 2H+ + SO2-3 =2Cr3+ + SO2-4 + 6H2O在酸中Cr2O2-7具有氧化性6Cr2O2-7 + 14H+ + 6Fe 2+ =2Cr3+ + 6Fe 3+ + 7H2O在酸中Cr2O2-7具有还原性（二）.介质的酸碱性对氧化还原反应产物及方向的影响一介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响步骤现象反应方程式解释与结论紫色退去2 MnO-4 + 2H+ + 5SO2-3 =Mn2+ + 5SO2-4 + 7H2O2生成Mn2+；MnO-4在酸性介质中具有强氧化性黑色沉淀2 MnO-4 + H20 + SO2-3 =MnO2 + 2OH- + 3 SO2-4生成MnO2；MnO-4在中性介质中氧化性减弱墨绿色2MnO-4 + 2OH- + SO2-3 = MnO2-4+ H2O + SO2-4生成MnO2-4；MnO-4在碱性介质中氧化性最弱1 溶液PH对氧化还原反应方向的影响橘红色I0-3 + 5I- + 6H+ =3I2 + 3H2OI0-3与I-反应生成I2 ；溶于CCl4棕黑色沉淀KIO3 + 5KI + 6H2SO4 =6K2SO4 + 3I2 + 3H2O沉淀溶解(三).浓度、温度对氧化还原反应速率的影响1.浓度对氧化还原反应速率的影响步骤现象反应方程式解释与结论慢快提高浓度可以加快反应速率.2.温度对氧化还原反应速率的影响步骤现象反应方程式解释与结论褪色较快2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2C2O4=2MnSO4+K2SO4 + 10CO2 +8H2O较高温度可以加快反应速率.褪色较慢(四).浓度对电极电势的影响1. ENF(Zn)的测量负极(Zn): Zn 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极(甘汞电极): E = 0.2415V 还原反应将Zn电极与标准电极组成原电池，由于饱合甘汞电极E = 0.2415V，则测量该原电池电动势，即可确定欲测电极既Zn电极及电极电势，E = E（+） + E（-）2. EMF(Cu)的测量负极(Zn): Zn 2e- = Zn2+ 氧化反应 EMF（Zn）= -0。763V 正极(Cu)：Cu2+ +2e-=Cu 还原反应 电池反应：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu由E = E（+） + E（-）可计算出E（Cu2+/ Cu） （E （Cu2+/ Cu）2 EMFCu（NH）42+/Cu的测量负极(Zn): Zn 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极Cu（NH）42+ + +2e- = Cu + 4NH3 还原以应由E = E（+） + E（-）可计算出ECu（NH）42+/Cu思考题：1. 为什么K2Cr2O2-7能氧化浓盐酸中的氯离子，而不能氧化氯化钠溶液中的氯离子？答：在反应K2Cr2O2-7 + 14HCl（浓）= 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O中，只有在浓HCl加热时才被氧化，生成物产生大量的Cl-，同时在卤素中Cl-的还原性较弱，所以K2Cr2O2-7不能氧化NaCl浓溶液中的Cl- 。2在碱性溶液中，E（IO-3/I2）和E（SO2-4/ SO2-3）的数值分别为多少伏？答：E（IO-3/I2）= 1.209 E（SO2-4/ SO2-3）= 0.93623. 温度和浓度对氧化还原反应的速率有何影响? EMF大的氧化还原反应的反应速率也一定大吗?答: 加大反应物浓度和升高温度可加快氧化还原反应的速率, EMF大的氧化还原反应速率不一定快.4. 饱和甘汞电极与标准甘汞电极的电极电势是否相等?答: 不相等.饱和甘汞电极电势E=0.2415V,而标准甘汞电极的电极电势E =0.2650V .5.计算原电池(-)Ag AgCl（S）KCl（0.01 molL-1）AgNO3（0.01 molL-1）Ag(+)(盐桥为饱和NH4NO3溶液)的电动势.答: 电极反应：Ag+ + e- Ag AgCl + e- Ag + Cl- E（Ag+/ Ag） = E（Ag+/ Ag）+ 0.0592C（Ag+） =0.7991V 0.1184V =0.6807V E (AgCl/ Ag) = E（AgCl / Ag）+ 0.0592C(1/C( Cl-) =0.2225 V 0.1784V =0.0441V E（Ag+/ Ag） - E (AgCl/ Ag) =0.6807V -0.0441V =0.6366V