实验十九氧化还原反应及电化学_基础化学实验-QQ阅读男生轻小说网

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实验十九　氧化还原反应及电化学

【实验目的】

（1）学会安装原电池。

（2）掌握电极电势、氧化剂浓度、温度对氧化还原反应的影响。

（3）学习用酸度计测定原电池电动势的方法。

【实验原理】

氧化还原反应是指一类有电子转移（或得失）的反应，并且任何氧化还原反应都是由两个“半反应”组成的，一个是还原剂被氧化的半反应，一个是氧化剂被还原的半反应。这两个半反应在一定装置中隔离开来并分别发生反应，便可产生电流，从而将化学能转化为电能，这种装置称为原电池。在原电池中，给出电子的电极为负极，接受电子的电极为正极。两电极各自具有不同的电极电势。根据其电极电势的相对大小，可以判断氧化还原反应进行的方向。

如果反应是在标准状态下进行，就可以根据标准电极电势的大小，判断氧化还原反应进行的方向。

非标准状态下的电极电势可以用能斯特方程求出。

影响氧化还原反应的主要因素有：电极电势、介质酸度、反应物浓度、催化剂等，本实验将对以上因素进行考察。

【实验仪器与试剂】

仪器：雷磁25型酸度计，酒精灯，石棉网，水浴锅，饱和甘汞电极，锌电极，铜电极，饱和KCl盐桥，烧杯，试管，量筒，滴管。

试剂：H2SO4（2mol·L-1），HAc（1mol·L-1），H2C2O4（0.1mol·L-1），H2O2（3％），NaOH（2mol·L-1），NH3·H2O（2mol·L-1），KI（0.02mol·L-1），KIO3（0.1mol·L-1），KBr（0.1mol·L-1），K2Cr2O7（0.1mol·L-1），KMnO4（0.01mol·L-1），KClO3（饱和），Na2SiO3（0.5mol·L-1），Na2SO3（0.1mol·L-1），Pb（NO3）2（0.5mol·L-1，1mol·L-1），FeSO4（0.1mol·L-1），FeCl3（0.1mol·L-1），CuSO4（0.005mol·L-1），ZnSO4（1mol·L-1），CCl4，H2SO4（1mol·L-1）。

材料：蓝色石蕊试纸，砂纸，锌片。

【实验步骤】

1.电对值对氧化还原反应的影响

①在试管中加入10滴0.02mol·L-1KI溶液和5滴0.1mol·L-1FeCl3溶液，摇匀后，加入1mLCCl4充分摇荡，观察CCl4层的颜色有无变化。

②在试管中加入10滴0.1mol·L-1KBr溶液和5滴0.1mol·L-1FeCl3溶液，摇匀后，加入1mLCCl4充分摇荡，观察CCl4层的颜色有无变化。

根据实验①和②的实验现象，判断（I2/I-），（Fe3+/Fe2+），（Br2/Br-）的相对大小；并找出其中最强的氧化剂和最强的还原剂。实验现象与反应方程式列于表2-21。

表2-21　实验现象与反应方程式

注：以下实验内容参考表2-21，自行设计表格，书写反应方程式和实验现象。

③在试管中加入2滴0.02mol·L-1KI溶液，再加入2滴1mol·L-1H2SO4溶液酸化，加入5滴3％ H2O2溶液，摇匀后，再加入1mLCCl4，充分摇荡，观察CCl4层中颜色的变化，写出反应方程式。

④在试管中加入2滴0.01mol·L-1KMnO4溶液，加入2滴1mol·L-1H2SO4溶液酸化，再加入数滴3％ H2O2溶液，观察反应现象，写出反应方程式。

试分析H2O2在实验③和④中分别起的作用。

⑤在试管中加入8滴0.1mol·L-1K2Cr2O7溶液，加入2滴1mol·L-1H2SO4溶液酸化，再加入足量的0.1mol·L-1Na2SO3溶液，摇匀后，观察反应现象，写出反应方程式。

⑥在试管中加入8滴0.1mol·L-1K2Cr2O7溶液，加入2滴1mol·L-1H2SO4溶液酸化，再加入足量的0.1mol·L-1FeSO4溶液的反应，观察反应现象，写出反应方程式。

2.介质的酸碱性对氧化还原反应的影响

（1）介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响　在点滴板的三个空穴中各滴入1滴0.01mol·L-1KMnO4溶液，然后再分别加入1滴2mol·L-1H2SO4溶液，1滴H2O和1滴2mol·L-1NaOH溶液，最后再分别滴入0.1mol·L-1Na2SO3溶液。观察现象，写出反应方程式。

（2）溶液的pH值对氧化还原反应方向的影响　在试管中加入10滴0.1mol·L-1KIO3溶液和10滴0.1mol·L-1KI溶液，混合后观察有无变化。再滴入几滴2mol·L-1H2SO4溶液，观察有何变化。再逐滴加入2mol·L-1NaOH溶液使溶液呈碱性，观察又有何变化。写出反应方程式并解释反应现象。

3.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　在两支试管中分别加入5滴0.5mol·L-1Pb（NO3）2溶液和5滴1mol·L-1Pb（NO3）2溶液，各加入20滴1mol·L-1HAc溶液，充分混匀后，再逐滴加入0.5mol·L-1Na2SiO3溶液约30滴，摇匀，用蓝色石蕊试纸检查溶液仍呈酸性。在90℃水浴中加热至试管中出现乳白色透明凝胶，取出试管，冷却至室温，在两支试管中分别插入表面积相同的锌片，观察两支试管中“铅树”生长速率的快慢，并解释原因。

（2）温度对氧化还原反应速率的影响　在A、B两支试管中各加入1mL0.01mol·L-1KMnO4溶液，再加入3滴2mol·L-1H2SO4溶液酸化；在C、D试管中各加入1mL 0.1mol·L-1H2C2O4溶液。将A，C两试管放在水浴中加热几分钟后取出，同时将A中溶液倒入C中，将B中溶液倒入D中，观察C，D两试管中的溶液哪一个先褪色，并解释原因。

4.浓度对电极电势的影响

①在50mL烧杯中加入25mL1mol·L-1ZnSO4溶液，插入饱和甘汞电极和用砂纸打磨过的锌电极，组成原电池。将甘汞电极与pH计的“+”极相连，锌电极与“-”极相连。测原电池的电动势EMF（1）。已知饱和甘汞电极的E=0.2415V，计算E（Zn2+/Zn）。

②在另一个50mL烧杯中加入25mL 0.005mol·L-1CuSO4溶液，插入铜电极，与（1）中的锌电极组成原电池，两烧杯间用饱和KCl琼脂盐桥连接，将铜电极接“+”极，锌电极接“-”极，用pH计测原电池的电动势EMF（2），计算（Cu2+/Cu）和E（Cu2+/Cu）。