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1、无机化学实验,氧化还原反应和氧化还原平衡,1,PPT课件,实验目的：,1、学会装配原电池。2、掌握电极的本性、电对的氧化型或还原型3、掌握物质的浓度、介质的酸度对电极电势、 氧化还原反应的方向、产物、速率的影响。4、了解化学电池电动势。,2,PPT课件,实验用品:,仪 器：试管、烧杯、伏特汁(或酸度计)、检流器、表面皿固体药品：锌粒、铅粒、铜片、琼脂、氟化铵液体药品：HCl(浓)、 HNO3(2 1mo1L-1 、浓)、 HAc(6 mo1L-1)、 H2SO4(1mo1L-1)、 NaOH(6 mo1L-1、40)、 NH3H2O(浓)、 ZnSO4(1 mo1L-1)、 KI(0.1mo1
2、L-1)、 CuSO4(0.01 mo1L-1、1 mo1L-1)、 KBr(0.1 mo1L-1)、 FeCl3(0.1 mo1L-1)、 Fe2(SO4)3(0.1 mo1L-1) FeSO4(1 mo1L-1)、 H2O2(3%)、 KIO3 (0.1 mo1L-1)、 碘水、溴水(0.1 mo1L-1)、 氯水 (饱和)、 KCl(饱和)、 CCl4 酚酞指示剂、 淀粉溶液 （0.4）材 料：电极(锌片、钢片、铁片、炭棒)、红色石蕊试纸、 导线、砂纸,3,PPT课件,实验内容：,一、氧化还原反应和电极电势（1）0.5ml 0.1mo1L-1 KI+2 D 0.1mo1L-1 FeCl3
3、 +0.5mLCCl4 ,振荡，观察CCl4 层的颜色变化。 I- +Fe3+ =I2 +Fe2+ I- 被氧化成I2 ，Fe3+ 被还原成Fe2+ I2 被CCl4 萃取，进入CCl4 溶剂， 使CCl4层变成紫红色。 由反应说明：EI2/ I- E Fe3+/ Fe2+,4,PPT课件,（2） 0.5mL0.1mo1L-1 KBr+2 D 0.1mo1L-1 FeCl3 +0.5mLCCl4 , 振荡，观察CCl4 层的颜色变化。 Br-+Fe3+ 不反应 CCl4 层颜色不变化，说明二者没 有发生氧化还原反应。 从而说明：EBr2/ Br-E Fe3+/ Fe2+,5,PPT课件,（ 3
4、 ）3D I2 水+0.5mL0.1mo1L-1 FeSO4溶液，摇匀 +0.5mL CCl4 ,振荡3D Br2 水+0.5mL 0.1mo1L-1 FeSO4溶液，摇匀 +0.5mL CCl4，振荡，观察CCl4 层的颜色变化。 I2 水的试管中 ，CCl4 层无变化，仍为紫色，说明I2与Fe2+不反应 Br2 水的试管中 ，CCl4 层变成无色，说明Br2与Fe2+发生氧化还原反应。 Br2 +Fe2+ = Br - +Fe3+ 由以上两实验说明：E Br2/ Br- EI2/ I-,6,PPT课件,二、浓度对电极电势的影响,（1）在两只小烧杯中，分别注入ZnSO4(1 mo1L-1)和
5、CuSO4(1 mo1L-1），在硫酸锌溶液中插入锌片，硫酸铜溶液中插入铜片组成两个电极，中间以盐桥相通。用导线将锌片和铜片分别与伏特计(或酸度计)的负极和正极相接。测量两极之间的电压。如图：,原电池,7,PPT课件,负极：Zn=Zn2+2e 正极：Cu2+-2e =Cu根据奈斯特方程：E=E- 则有E=E- 实验（1），在盛有CuSO4溶液的烧杯中+浓NH3H2O 至出现深蓝色，观察电压变化。Cu2+OH- Cu(OH) 2 蓝色 生成深蓝的配离子。很稳定。,8,PPT课件,从而使烧杯中Cu2+浓度降低。Cu2+ 减小，由方程可知，电压应变小，观察到伏特计表针向左偏转。 实验（2），在盛有Z
6、nSO4溶液的烧杯中+浓NH3H2O, 至白色沉淀全部溶解，观察电压变化。 Zn2+OH- Zn(OH)2 白色 无色 由于生成的 很稳定，烧杯中Zn2+浓度降低，Zn2+减小，据方程可知，E增大，伏特计指针向右偏转。,9,PPT课件,（2）设计浓差电池 1 mo1L-1 CuSO4作正极+回形针阳极 0.01 mo1l-1CuSO4作负极+回形针阴极+酚酞 阳极 ： 4OH-2e=2H2O+O2 阴极 ：2H2O +2e=H2+2OH-由电极反应知，阴极产生OH-，从而阴极附近变成红色。,10,PPT课件,三、浓度和酸度对电极电势影响,1、酸度的影响在三支盛 0.5 mL0.1 mo1L-1
7、H2SO40.5 mL 0.1 mo1L-1Na2SO3试管中分别 + 0.5 mL 蒸馏水 0.5 mL 6 mo1L-1NaOH混匀后，分别滴加2D0.01 mo1L-1KMnO4,观察颜色变化。 a、 酸性试管中得反应为： 5SO3-+2MnO4-+6H+=2Mn2+5 SO42-+3H2O 颜色由紫红色 肉色（无色） MnO4- Mn2+,11,PPT课件,b、中性试管中的反应为： 3SO3-+2MnO4-+ H2O =2MnO2+3SO42-+2OH- MnO4- MnO2 紫红色棕色沉淀 C、碱性试管中的反应为： 5SO3-+2MnO4-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2
8、O 2MnO4- MnO42- 紫红色绿色,12,PPT课件,（2）0.5 mL 0.1mo1L-1 KI +2D 0.1 mo1L-1 KIO3 + 5D淀 粉 a、加3D 1mo1L-1 H2SO4： 5I-+ IO3-+6H+=3I2+3H2O I-被氧化成I2 IO3-被还原成I-， I2使淀粉变蓝色，故溶液变成蓝色。 b、加3D 6mo1L-1 NaOH： 3I2+6OH-=5I-+ IO3-+3H2O I2氧化成 IO3- I2被氧化成I- I2 发生反应， 故试管中溶液又变成无色。 由以上反应可知，酸度对氧化还原反应有影响。,13,PPT课件,2、浓度的影响,（1）0.5mL 0
9、.1mo1L-1 Fe2(SO4)3+ 0.5mL水+ 0.5mL CCl4+ 0.5mL0.1mo1L-1KI , 振荡。 Fe3+I-Fe2+I2 CCl4层变成紫红色（2）0. 5mL0.1mo1L-1 Fe2(SO4)3+ 0.5mL 1 mo1L-1 FeSO4+ 0.5mLCCl4+ 0.5mL 0.1mo1L-1KI , 振荡。 Fe3+I-= Fe2+I2 由于加入Fe2+，使氧化还原平衡向左移动，生成的I2减少，CCl4层变成浅红色。 （1）、（2）相比，CCl4层的颜色由深浅。,14,PPT课件,(3) 0.5mL 0.1mo1L-1 Fe2(SO4)3+ 0.5mL水+
10、0.5mLCCl4+ 0.5mL 0.1mo1L-1KI+1/2药匙NH4F,振荡。 由于Fe3+F-FeF63-,生成的FeF63-配离子十分稳定。溶液中Fe3+浓度降低，使氧化还原平衡向左移动。I2减少，CCl4层颜色变浅甚至变成无色。 结论：反应物、生成物的浓度影响氧化还原平衡的移动。,15,PPT课件,四、酸度对氧化还原反应速率的影响,A、0.5mL 0.1mo1l-1KBr+0.5ml1mo1l-1H2SO4+2D0.01mo1l-1KMnO4B、0.5ml 0.1mo1l-1KBr+0.5ml 6 mo1l-1HAc+2D 0.01mo1l-1KMnO4 10Br-+2 MnO4-
11、+16H+=5 Br2+2Mn2+8H2O H2SO4是强酸，完全电离，溶液中H+浓度大，反应速度快， MnO4-2Mn2+速度快，因此紫红色褪去快。 HAc是弱酸，不完全电离，溶液中H+浓度小，反应速度慢， 因此加HAc的溶液比起加H2SO4的溶液颜色褪去慢。,16,PPT课件,五、氧化数居中物质的氧化还原性（1）0.5mL 0.1mo1L-1 KI+ 3D 1 mo1L-1H2SO4+2D 3%H2O2， 观察颜色变化。 H2O2+2I- + 2H+ =I2+2H2O O的价态由-1价-2价， I-I2，由无色黄色。 其中，H2O2作氧化剂。,17,PPT课件,（2）2D 0.01mo1L-1 KMnO4+ 3D 1 mo1L-1H2SO4+2D 3%H2O2。 2MnO4-+6H+4H2O2=2Mn2+8H2O+4O2 MnO4-Mn2+ 溶液由紫色无色， O的价态由-1价0价。 H2O2做还原剂， H2O2既有氧化性，又有还原性。 由电极电势解释： EH2O2/H2O=1.776V EO2/H2O2=0.695V,18,PPT课件,
