1、實驗五 氧化還原反應與電極電勢一、實驗目的1掌握電極電勢對氧化還原反應的影響。2、定性觀察濃度、酸度對電極電勢的影響。3、定性觀察濃度、酸度、溫度、催化劑對氧化還原反應的方向、產物、速度的影響。4、通過實驗了解原電池的裝置。二、實驗原理氧化劑和還原劑的氧化、還原能力強弱，可根據她們的電極電勢的相對大小來衡量。電 極電勢的值越大，貝y氧化態的氧化能力越強，其氧化態物質是較強氧化劑。電極電勢的值越 小，則還原態的還原能力越強，其還原態物質是較強還原劑。只有較強的氧化劑才能和較強 還原劑反應。即 0氧化劑-0還原劑0時，氧化還原反應可以正方向進行。故根據電極電勢可 以判斷氧化還原反應的方向。利用氧化

2、還原反應而產生電流的裝置，稱原電池。原電池的電動勢等于正、負兩極的電 極電勢之差：E = 0正-0負。根據能斯特方程：其中氧化型/還原型表示氧化態一邊各物質濃度幕次方的乘積與還原態一邊各物質濃 度幕次方乘積之比。所以氧化型或還原型的濃度、酸度改變時，則電極電勢0值必定發生改變，從而引起電動勢 E將發生改變。準確測定電動勢是用對消法在電位計上進行的。本實驗 只是為了定性進行比較，所以采用伏特計。濃度及酸度對電極電勢的影響，可能導致氧化還 原反應方向的改變，也可以影響氧化還原反應的產物。三、儀器和藥品儀器：試管，燒杯，伏特計，表面皿，U形管藥品：2 mol L-1 HCI，濃 HNO 3, 1mo

3、l L-1 HNO 3, 3molL-lHAc , 1mol-L-1H2SO4, 3mol L-1 H 2SO4, 0.1mol L-1 H2C204,濃 NH 3 H2O ( 2mol L-1), 6mol L-iNaOH , 40%NaOH 。 1mol L-1 ZnSO4, 1mol L-1 CuSO4, 0.1mol L-1KI , 0.1mol L- lAgNO 3, O.lmol L-lKBr , O.lmol L-1 FeCI 3, O.lmol L-lFe2(SO43, O.lmol L-lFeSO4,1mol L-iFeSO4, 0.4mol L - 1K2Cr2O7, O.

4、OOImol L - iKMnO 4, O.lmol L-iNa2SO3,O.lmol L-iNa3AsO3,O.lmol L-1 MnSO4, O.lmol L -1NH4SCN, O.OImol L-1I2 水，Br2水，CCI4, 固體NH4F,固體(NH42S2O8,飽和KCI。鋅粒，瓊脂，電極(鋅片、銅片、鐵 片、碳棒)，水浴鍋，導線，鱷魚夾，砂紙，紅色石蕊試紙。四、實驗內容1. 電極電勢和氧化還原反應(1) 在試管中分別加入少量 0.5mL O.lmol L-1 KI溶液和2滴O.lmol L-1 FeCI3 溶液，混勻后加入0.5mL CCl4，充分振蕩，觀察CCl4層顏色有何變

5、化？(2) 用0.1mol L-1 KBr溶液代替KI進行同樣實驗，觀察 CCl4層是否有Br2的 橙紅色？(3) 分別用Br2水和I2水同0.1mol L-仆eSO4溶液作用，有何現象？再加入 1 滴0.1mol L-1NH4SCN溶液，又有何現象？根據以上實驗事實，定性比較 Br2/Br-、12/1-、Fe3+/Fe2+三個電對的電極電勢相對 高低，指出哪個物質是最強的氧化劑，哪個物質是最強的還原劑，并說明電極電勢 和氧化還原反應的關系。2. 濃度和酸度對電極電勢的影響(1)濃度影響1) 在兩支 50mL 燒杯中，分別加入 30mL 1mol L-1 ZnSO4 和 30mL 1mol L

6、-1 CuSO4溶液。在ZnSO4溶液中插入Zn片，在CuSO4溶液中插入Cu片，用導線將 Zn片和Cu片分別與伏特計的負極和正極相連，用鹽橋連通兩個燒杯溶液，測量電 動勢(如圖33所示)。2) 取出鹽橋，在CuSO4溶液中滴加濃NH3H2O溶液并不斷攪拌，至生成的 沉淀溶解而形成藍色溶液，放入鹽橋，觀察伏特計有何變化。利用能斯特方程解釋 實驗現象。圖33原電池裝置3) 再取出鹽橋，在ZnSO4溶液中滴加濃NH3H2O溶液并不斷攪拌至生成的沉淀 溶解后，放入鹽橋，觀察伏特計有何變化。利用能斯特方程解釋實驗現象。ZnSO4 + 2NH 3 H2O = Zn (0H 2+ (NH 42SO4Zn

7、(0H 2+ 4NH 3 = Zn(NH 342+ + 20H-(2)酸度影響1) 取兩支50mL燒杯，在一只燒杯中注入 30mL 1mol L-1 FeS0 4溶液，插入Fe 片，另一只燒杯中注入30mL 0.4mol L-1 K 2Cr2O7溶液，插入碳棒。將Fe片和碳棒通 過導線分別與伏特計的負極和正極相連，用鹽橋連通兩個燒杯溶液，測量電動勢。2) 往盛有K2Cr2O7的溶液中，慢慢加入1mol L-1 H2SO4溶液，觀察電壓有何 變化？再往K2Cr2O7的溶液中逐滴加入6mol L-1NaOH，觀察電壓有何變化？3 濃度和酸度對氧化還原產物的影響(1)取兩支試管，各放一粒鋅粒，分別注

8、入 2mL濃HNO3和1mol L-1 HNO 3,觀察 所發生現象。寫出有關反應式。濃 HNO3被還原后的產物可通過觀察生成氣體的顏 色來判斷。稀HNO3的還原產物可用氣室法檢驗溶液中是否NH4+離子生成的方法來確定。氣室法檢驗NH4+離子：將5滴被檢驗溶液滴入一個表面皿中，再加3滴40%NaOH混勻。將另一個較小的表面皿中黏附一小塊濕潤的紅色石蕊試紙，把它 蓋在大的表面皿上做成氣室。將此氣室放在水浴上微熱兩分鐘，若石蕊試紙變藍 色，則表示有NH4+離子存在。加入3mL去離子水，用pH試紙測定其pH值，再分別加入5滴O.lmol L-1 HCl 或O.lmol L-1NaOH溶液，測定它們的

9、pH值。(2) 在 3支試管中，各加入-L-1 Na 2SO3溶液，再分別加入1mol -L- 1 H2SO4、蒸餾水、6mol L-1NaOH溶液各0.5mL，搖勻后，往三支試管中加入幾滴 O.OOImol L-1KMnO 4溶液。觀察反應產物有何不同？寫出有關反應式。4 濃度和酸度對氧化還原反應方向的影響(1) 濃度的影響1)在一支試管中加入 1mL水，1mL CCl 4和1mL0.1mol L-1Fe2(SO43溶液，搖勻 后，再加入1mL0.1mol - L-1KI溶液，振蕩后觀察CCI4層的顏色。2) 取另一支試管加入 1mL CCl 4，1mL0.1mol L-1Fe SO4 和

10、1mL0.1mol L- 1Fe2(SO43溶液，搖勻后，再加入 1mL0.1mol L-1KI溶液，振蕩后觀察 CCI4層的顏色與上 一實驗中的顏色有何區別？3) 在以上兩個試管中分別加入固體NH4F少許，振蕩后觀察 CCl4層的顏色變化。(2) 酸度影響在試管中加入0.1mol L-1Na3AsO3溶液5滴，再加入I2水5滴，觀察溶液顏色。然后 用2mol L-1HCI酸化，又有何變化？再加入 40%NaOH，有何變化？寫出有關反應方程式， 并解釋之。5酸度、溫度和催化劑對氧化還原反應速度的影響(1溫度影響 在兩支各盛1mL O.lmol L-1KBr溶液的試管中，分別加入 3mol L-

11、 1H2SO4和3mol L-1HAc溶液0.5mL,然后往兩支試管中各加入2滴O.OOImol L-1KMnO4溶液。觀察并比較兩支試管中紫紅色褪色的快慢。寫出有關反應方程式，并解釋 之。(2溫度影響 在兩支試管中分別加入 ImLO.Imol L-1 H2C2O4, 5滴1mol L-1 H2SO4和1滴O.OOImol L-1KMnO 4溶液，搖勻，將一支試管放入8OC水浴中加熱，另一支不加熱，觀察兩支試管褪色的快慢。寫出有關反應方程式，并解釋之。(3催化劑的影響 在兩支試管中分別加入 2滴0.1mol L-1 MnSO4溶液1mL1mol - L-1 HSO4和少許固體(NH42S2O8

12、，振蕩使其溶解。然后往一支試管中加入23滴0.1mol L-1AgNO3溶液，另一支不加，微熱。比較兩支試管反應現象有何不同？為什么？五、注意事項1、電極Cu片、Zn片及導線頭，鱷魚夾等必須用砂紙打干凈，若接觸不良，會影響伏特 計讀數，正極接在 3V處。2、FeSO4和Na2SO3必須新鮮配制。3、滴瓶使用時不能倒持滴管，也不能將滴管插入試管中，而要懸空從試管上方按實驗用 量滴入，用完立即插回原試液滴瓶中。4、 試管中加入鋅粒時，要將試管傾斜，讓鋅粒沿試管內壁滑到底部。六、思考題1、通過本次實驗，你能歸納出哪些因素影響電極電勢？怎樣影響？2、 為什么K2Cr2O7能氧化濃HCI中的Cl-離子，而不能氧化濃度比 HCI大得多的NaCl 濃溶液中的Cl-離子？3、 如何將反應 KM nO4 + KI + H2SO4 宀Mn SO4 + I2 + H2O設計成一個原電池，寫出原 電池