實驗五-氧化還原反應與電極電勢

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(chǎn)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(jù)她們的電極電勢的相對大小來衡量。電極電勢的值越大，則氧化態(tài)的氧化能力越強，其氧化態(tài)物質(zhì)是較強氧化劑。電極電勢的值越小，則還原態(tài)的還原能力越強，其還原態(tài)物質(zhì)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φ氧化劑-φ還原劑﹥0時，氧化還原反應可以正方向進行。故根據(jù)電極電勢可以判斷氧化還原反應的方向。利用氧化還原反應而產(chǎn)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=φ正-φ負。根據(jù)能斯特方程：其中[氧化型]/[還原型]表示氧化態(tài)一邊各物質(zhì)濃度冪次方的乘積與還原態(tài)一邊各物質(zhì)濃度冪次方乘積之比。所以氧化型或還原型的濃度、酸度改變時，則電極電勢φ值必定發(fā)生改變，從而引起電動勢E將發(fā)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(chǎn)物。三、儀器和藥品儀器：試管，燒杯，伏特計，表面皿，U形管藥品：2mol·L-1HCl，濃HNO3，1mol·L-1HNO3，3mol·L-1HAc，1mol·L-1H2SO4，3mol·L-1H2SO4，0.1mol·L-1H2C2O4，濃NH3·H2O（2mol·L-1），6mol·L-1NaOH，40%NaOH。1mol·L-1ZnSO4，1mol·L-1CuSO4，0.1mol·L-1KI，0.1mol·L-1AgNO3，0.1mol·L-1KBr，0.1mol·L-1FeCl3，0.1mol·L-1Fe2(SO4)3，0.1mol·L-1FeSO4，1mol·L-1FeSO4，0.4mol·L-1K2Cr2O7，0.001mol·L-1KMnO4，0.1mol·L-1Na2SO3，0.1mol·L-1Na3AsO3，0.1mol·L-1MnSO4，0.1mol·L-1NH4SCN，0.01mol·L-1I2水，Br2水，CCl4，固體NH4F，固體(NH4)2S2O8，飽和KCl四、實驗內(nèi)容1．電極電勢和氧化還原反應（1）在試管中分別加入少量0.5mL0.1mol·L-1KI溶液和2滴0.1mol·L-1FeCl3溶液，混勻后加入0.5mLCCl4，充分振蕩，觀察CCl4層顏色有何變化？（2）用0.1mol·L-1KBr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-1FeSO4溶液作用，有何現(xiàn)象？再加入1滴0.1mol·L-1NH4SCN溶液，又有何現(xiàn)象？根據(jù)以上實驗事實，定性比較Br2/Br-、I2/I-、Fe3+/Fe2+三個電對的電極電勢相對高低，指出哪個物質(zhì)是最強的氧化劑，哪個物質(zhì)是最強的還原劑，并說明電極電勢和氧化還原反應的關(guān)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30mL1mol·L-1ZnSO4和30mL1mol·L-1CuSO4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NH3·H2O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(xiàn)象。CuSO4+2NH3·H2O=Cu2(OH)2SO4+(NH4)2SO4(NH4)2SO4+2NH3·H2O=2[Cu(NH3)4]2++SO42-+2OH-4、試管中加入鋅粒時，要將試管傾斜，讓鋅粒沿試管內(nèi)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HCl中的Cl-離子，而不能氧化濃度比HCl大得多的NaCl濃溶液中的Cl-離子？3、如何將反應KMnO4+KI+H2SO4→MnSO4+I2+H2O設計成一個原電池，寫出原電池符號及電極反應式？4、兩電對的標準電極電勢值相差越大，反應是否進行得越快？你能否用實驗證明你的結(jié)論？5、試驗中，對“電極本性對電極電勢的影響”你是如何理解的？6、若用飽和甘汞電極來測定鋅