大学化学实验

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1、实验二：氧化还原反应与电极电势一.实验目的:1．掌握电极电势对氧化还原反应的影响。2．定性观察浓度、酸度对电极电势的影响。3．定性观察浓度、酸度、温度、催化剂对氧化还原反应的方向、产物、速度的影响。4．通过实验了解原电池的装置。二、实验原理氧化剂和还原剂的氧化、还原能力强弱，可根据它们的电极电势的相对大小来衡量。电极电势的值越大，则氧化型的氧化能力越强，其氧化型物质是较强氧化剂；电极电势的值越小,则还原型的还原能力越强，其还原型物质为较强还原剂。只有较强的氧化剂才能和较强还原剂反应。即：E(氧化剂)一E(还原剂)>0时，氧化还原反应可以向正反应

2、方向进行。故根据电极电势可以判断氧化还原反应的方向。利用氧化还原反应而产生电流的装置，称原电池。原电池的电动势等于两极电极电势之差：EMF=E(＋)一E(－)根据能斯特方程：（式中[氧化型]／[还原型]表示氧化型一边各物质浓度幂次方的乘积与还原型一边各物质浓度幂次方乘积之比）。当氧化型或还原型的浓度、酸度改变时，电极电势E值必定发生改变，从而引起电动势EMF也发生改变。准确测定电动势是用对消法在电位计上进行的。本实验只是为了定性进行比较，所以采用伏特计。浓度及酸度对电极电势的影响，可能导致氧化还原反应方向的改变，也可以影响氧化还原反应的产物，三

3、、仪器与试剂1、仪器试管、烧杯、伏特计、表面皿、U形管。2、试剂酸：HCl（浓），HNO3（1mol·L－1，浓），HAc(3mol·L－1)，H2SO4(2mol·L－1，3mol·L－1)，H2C2O4（0.lmol·L－1）；碱：NaOH（5mol·L－1,40%），浓NH3·H2O；盐：ZnSO4（1mol·L－1），CuSO4（1mol·L－1），KI（0.lmol·L－1），AgNO3（0.lmol·L－1），KBr（0.lmol·L－1），FeCl3（0.4mol·L－1），FeSO4（0.4mol·L－1，1mol·L－1），F

4、e2(SO4)3（0.4mol·L－1），K2Cr2O7（0.4mol·L－1），KMnO4（0.0lmol·L－1），Na2SO3（0.2mol·L－1），Na3AsO3（0.lmol·L－1），MnSO4（0.lmol·L－1），Br2水，I2水，CCl4，固体NH4F，饱和KCl溶液，固体(NH4)2S2O8，NH4SCN（0.lmol·L－1）。3、其他锌粒，琼脂，电极(锌片、铜片、铁片、碳棒)，水浴锅，导线，鳄鱼夹，砂纸，红色石蕊试纸。四、实验步骤1、电极电势和氧化还原反应(1).在试管中加入0.5ml0.1mol·L－1的KI溶液和

5、1滴0.4mol·L－1的FeCl3溶液，混匀后加入0.1mlCCl4，充分振荡，观察CCl4层颜色有何变化。(2).用0.lmol·L－1的KBr溶液代替KI进行同样实验，观察CCl4层否有Br2的橙红色。(3).分别用Br2水和I2水同0.4mol·L－1的FeSO4溶液作用,有何现象?再加入1滴0.lmol·L－1NH4SCN溶液，又有何现象?根据以上实验事实，定性比较Br2／Br一、I2／I一、Fe3＋／Fe2＋三个电对的电极电势相对高低，指出哪个是最强的氧化剂，哪个是最强的还原剂，并说明电极电势和氧化还原反应的关系。2、浓度和酸度对电

6、极电势的影响(1).浓度影响①在两只50ml烧杯中，分别加入15～30ml1mol·L－1ZnSO4和30ml1mol·L－1CuS04溶液。在ZnSO4溶液中插入Zn片，在CuSO4溶液中插入Cu片，用导线将Zn片和Cu片分别与伏特计的负极和正极相连，用盐桥连通两个烧杯溶液，测量两电极间电压(见右图)。②取出盐桥，在CuSO4溶液中滴加浓NH3·H2O并不断搅拌，至生成的沉淀溶解而形成深蓝色溶液，放入盐桥，观察伏特计有何变化。利用能斯特方程解释实验现象。2CuSO4+2NH3·H2O=Cu2(OH)2SO4+(NH4)2SO4Cu2(OH)2

7、SO4+8NH3=2[Cu(NH3)4]2＋+SO+2OH一③再取出盐桥，在ZnSO4溶液中加浓NH3·H2O并不断搅拌至生成的沉淀完全溶解后，放人盐桥，观察伏特计有何变化。利用能斯特方程解释实验现象。ZnSO4+2NH3·H2O=Zn(OH)2+(NH4)2SO4Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4]2＋+2OH一(2).酸度影响①取两只50ml烧杯，在一只烧杯中注入25ml1mol·L－1FeSO4溶液，插入铁片，另一只烧杯中注入25ml0.4mol·L－1的K2Cr2O7溶液，插入碳棒。将铁片和碳棒通过导线分别与伏特计负极、正极相

8、连，两烧杯溶液用另一个盐桥连通，测量两电极间的电压。②往盛有K2Cr2O7的溶液中，慢慢加入2mol·L－1H2SO4溶液，观察电压有何变化?再往K2