實(shí)驗(yàn)五　氧化還原反應(yīng)

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/span>

1.掌握銅-鋅原電池的原理，學(xué)會(huì)用酸度計(jì)測定原電池的電動(dòng)勢。

2.加深濃度、介質(zhì)的酸堿性對(duì)電極電勢及氧化還原反應(yīng)影響的認(rèn)識(shí)。

3.學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法比較電對(duì)的電極電位的相對(duì)大小。

【實(shí)驗(yàn)原理】

1.濃度對(duì)電極電勢的影響　根據(jù)能斯特方程，對(duì)于本實(shí)驗(yàn)的銅-鋅原電池，濃度與電極電勢E的關(guān)系為：

銅電極　

鋅電極　

當(dāng)增大Cu2+、Zn2+濃度時(shí)，它們的E值都分別增大；反之，則E值減小。

2.濃度對(duì)氧化還原反應(yīng)的影響　水溶液中自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，氧化劑電對(duì)的電極電勢代數(shù)值應(yīng)大于還原劑電對(duì)的電極電勢代數(shù)值。如果在原電池中改變某一半電池（電極）的離子濃度，而保持另一半電池的離子濃度不變，則會(huì)使電動(dòng)勢發(fā)生改變。加入配合劑（如氨水）或沉淀劑（如S2-），會(huì)使金屬離子濃度大大降低，使E值發(fā)生大幅度改變，甚至能導(dǎo)致電極正負(fù)極符號(hào)和反應(yīng)方向的改變。

3.介質(zhì)酸堿性對(duì)電極電勢及氧化還原反應(yīng)的影響　介質(zhì)酸堿性對(duì)含氧酸鹽的氧化性影響很大，如高錳酸鉀的氧化性隨介質(zhì)酸性減弱而減弱，在不同介質(zhì)中其還原產(chǎn)物也不同。

在酸性介質(zhì)中被還原為無色的Mn2+：

在中性、弱酸性或弱堿性介質(zhì)中被還原為棕色的MnO2沉淀：

在強(qiáng)堿性介質(zhì)中被還原為綠色的Mn：

【儀器與試劑】

1.儀器　酸度計(jì)、電爐、試管、試管架、石棉網(wǎng)、酒精燈、水浴鍋、飽和甘汞電極、鋅電極、銅電極、飽和KCl鹽橋、pH試紙。

2.試劑　HAc（1mol·L-1）、H2SO4（2mol·L-1）、H2C2O4（0.1mol·L-1）、H2O2（3%）、NaOH（2mol·L-1）、NH3·H2O（2mol·L-1）、KI（0.02mol·L-1，0.1mol·L-1）、KIO3（0.1mol·L-1）、KBr（0.1mol·L-1）、K2Cr2O7（0.1mol·L-1）、KMnO4（0.01mol·L-1）、KClO3（飽和）、Na2SiO3（0.1mol·L-1）、Na2SO3（0.1mol·L-1）、（0.5mol·L-1）、FeSO4（0.1mol·L-1）、FeCl3（0.1mol·L-1）、CuSO4（0.005mol·L-1，1mol·L-1）、ZnSO4（0.005mol·L-1，1mol·L-1）。

【實(shí)驗(yàn)步驟】

1.比較電對(duì)值的相對(duì)大?。ㄗⅲ阂韵路磻?yīng)均在試管中進(jìn)行）

（1）5滴0.02mol·L-1 的KI溶液與5滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液混合，充分振蕩，觀察現(xiàn)象，寫出反應(yīng)方程式。

（2）5滴0.1mol·L-1 KBr溶液與5滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液混合，振蕩，有無反應(yīng)？

根據(jù)（1）和（2）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較、、的相對(duì)大小。

（3）5滴0.02mol·L-1 KI溶液加2滴2mol·L-1H2SO4，振蕩，加2～3滴3%的H2O2，充分振蕩，觀察現(xiàn)象，寫出反應(yīng)方程式。

（4）1滴0.01mol·L-1 KMnO4溶液加2滴2mol·L-1H2SO4，振蕩，加1mL 3%的H2O2，充分振蕩，觀察現(xiàn)象，寫出反應(yīng)方程式。

指出H2O2在（3）和（4）中的不同作用。

（5）在酸性介質(zhì)中，0.1mol·L-1K2Cr2O7溶液與0.1mol·L-1FeSO4的反應(yīng)，寫出反應(yīng)方程式。

2.介質(zhì)的酸堿性對(duì)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)方向的影響

（1）取三支試管，分別加入以下試劑，充分振蕩，觀察現(xiàn)象，寫出反應(yīng)方程式。

①1滴0.01mol·L-1 KMnO4+2滴2mol·L-1H2SO4+1mL 0.1mol·L-1 Na2SO3；

②1滴0.01mol·L-1 KMnO4+2滴H2O+1mL 0.1mol·L-1 Na2SO3；

③1滴0.01mol·L-1 KMnO4+2滴2mol·L-1 NaOH+1mL 0.1mol·L-1 Na2SO3。

（2）在一支試管中加入5滴0.1mol·L-1KIO3和5滴0.1mol·L-1 KI，振蕩，觀察有無變化。再滴入2滴2mol·L-1H2SO4，觀察有何變化，再加入4～6滴2mol·L-1 NaOH溶液，觀察又有何變化，寫出反應(yīng)方程式。

3.溫度對(duì)氧化還原反應(yīng)速率的影響　在一支試管中加入2滴 0.01mol·L-1 KMnO4溶液和3滴2mol·L-1H2SO4溶液，再加入1mL 0.1mol·L-1 H2C2O4溶液，振蕩，觀察反應(yīng)快慢。再將試管在酒精燈外焰上小心加熱，反應(yīng)速率有何變化？結(jié)論如何？

4.濃度對(duì)電極電勢的影響

（1）在一個(gè)50mL燒杯中加入25mL 1mol·L-1 ZnSO4溶液，插入用砂紙打磨過的鋅組成鋅電極，在另一個(gè)50mL燒杯中加入25mL 1mol·L-1 CuSO4溶液，插入用砂紙打磨過的銅組成銅電極，兩燒杯用飽和KCl鹽橋連接，組成一個(gè)原電池。將銅電極與pH計(jì)（伏特計(jì)）“+”極相接，鋅電極與pH計(jì)“-”極相接，測原電池的電動(dòng)勢。

（2）在一個(gè)50mL燒杯中加入25mL 0.005mol·L-1 ZnSO4溶液，插入用砂紙打磨過的鋅組成鋅電極，在另一個(gè)50mL燒杯中加入25mL 0.005mol·L-1 CuSO4溶液，插入用砂紙打磨過的銅組成銅電極，兩燒杯用飽和KCl鹽橋連接，組成一個(gè)原電池，與（1）相同，用pH計(jì)（伏特計(jì)）測原電池的電動(dòng)勢。向盛CuSO4溶液的燒杯中滴入過量2mol·L-1氨水至生成深藍(lán)色透明溶液，再用pH計(jì)測原電池的電動(dòng)勢。比較兩次測得的銅-鋅原電池的電動(dòng)勢和銅電極電勢的大小，能得出什么結(jié)論？

【提示】

本實(shí)驗(yàn)可用酸度（pH）計(jì)測原電池的電動(dòng)勢，各種型號(hào)酸度計(jì)的結(jié)構(gòu)和使用方法見本書2.8.6。

【思考題】

1.如何判斷氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱及氧化還原進(jìn)行的方向，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較下列物質(zhì)的氧化性或還原性的強(qiáng)弱：Cl2、Br2、I2、Cl-、Br-、I-。

2.歸納影響電極電勢的因素。

3.舉例說明電化學(xué)中，正極、負(fù)極以及陽極、陰極是如何規(guī)定的。