实验十二 氧化还原反应
一、实验目的
1． 理解电极电势与氧化还原反应的关系和介质、浓度对氧化还原反应的影响。2．加深理解氧化态或还原态物质浓度变化对电极电势的影响。 3．进一步理解原电池、电解及电化学腐蚀等基本知识。 [教学重点]
电极电势和氧化还原反应的关系。 [教学难点]
原电池、电解及电化学腐蚀等知识。 [实验用品]
仪器：低压电源、盐桥、伏特计
药品：0.5 mol·L-1Pb(NO3)2、(0.5、1 mol·L-1)CuSO4、0.5 mol·L-1 ZnSO4、
0.1 mol·L-1KI、0.1 mol·L-1FeCl3、0.1 mol.L-1KBr、0.1 mol·L-1FeSO4、(1、3 mol·L-1) H2SO4、6 mol·L-1HAc、(2 mol·L-1、浓)HNO3、(0.01、0.1 mol·L-1)KMnO4、6 mol·L-1NaOH、0.1 mol·L-1K2Cr2O7、饱和KCl、浓NH3·H2O、饱和氯水、I2水、Br2水、CCl4、酚酞溶液、Na2S2O3、红石蕊试纸
材料：导线、砂纸、电极（铁钉、铜片、锌片、碳棒） 二、实验内容
（一）电极电势和氧化还原反应
1．2Fe3++ 2I-= 2Fe2++ I2 I2易溶于CCl4，CCl4层显紫红色 2．Fe3++ Br-不起反应，CCl4层无色
3．Cl2+ 2Br-= 2Cl-+ Br2 Br2溶于CCl4，CCl4层显橙黄色 （二）浓度和酸度对电极电势影响
1．浓度影响
在两只50m L烧杯中，分别注入30mL 0.5mol·L-1 ZnSO4和0.5mol·L-1 CuSO4，在ZnSO4中插入Zn片，CuSO4中插入Cu片，中间以盐桥相通，用导线将Zn片Cu片分别与伏特表的负极和正极相接。测量两电极之间的电压。
现象：伏特表指针偏到E=0.80处 解释：(-)：Zn2++2e-=Zn
(+)：Cu2++2e-=Cu
CuSO4溶液中加浓NH3.H2O到沉淀溶解为止，形成深蓝色溶液；
Cu2+ + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ [Cu2+]下降, E变小，E=0.45V
ZnSO4溶液中加浓NH3.H2O至沉淀溶解为止;
Zn2+ + 4NH3 = [Zn(NH3)4]2+ [Zn2+]下降, E变大，E=0.76V 最后达到平衡, E=0.8V接近初起值. 2*．酸度影响
在两只50mL烧杯中，分别注入FeSO4、K2Cr2O7溶液。FeSO4溶液中插入Fe片，在K2Cr2O7
溶液中插入C棒，将Fe片、C棒通过导线分别与伏特表的负极和正极相接,中间用盐桥连接，测量两极电压。
现象：测得E=0.61V
解释：(-) Cr2O72-+ 6e- + 14H+ = 2Cr3++ 7H2O
(+) Fe2++ 2e- = Fe
在K2Cr2O7中，慢慢加入1mol·L-1H2SO4,再加入6mol·L-1NaOH。
加H+后E = 1.1V 加OH-后E = 0.36V
（三）浓度、酸度对氧化还原产物的影响
1．浓度对产物的影响
Zn + 4HNO3(浓) = Zn(NO3)2+ 2NO2↑(红棕色)+ 2H2O 4Zn + 10HNO3(稀)= 4Zn(NO3)2+ NH4NO3+ 3H2O 2．酸度对产物的影响
KMnO4+ H+→Mn2+肉色（无色） KMnO4+ H2O → MnO2↓棕黑 KMnO4+ OH-→ MnO42-绿色
（四）浓度、酸度对氧化还原反应方向的影响。
1． 浓度影响
2Fe3++ 2I-= 2Fe2++ I2 Fe3++ 6F-= [FeF6]3-
I2易溶于CCl4呈紫色，加入Fe2+反应向逆方向进行、CCl4层颜色变浅；加入F-，生成[FeF6]3-，[FeF6]3-不能氧化I-，CCl4层无色。
2*．酸度影响
I2+ 2AsO33-+ 2H2O = 2I-+ 2AsO43-+ 4H+ AsO33-+ H2O - 2e- = AsO43-+ 2H+ 2I- - 2e- = I2
（五）酸度对氧化还原反应速率的影响
2MnO4-+ 16H++ 10Br-== 2Mn2++ 5Br2+ 8H2O
[H+]越高，反应越快。硫酸是强酸，[H+]浓度高，反应速度快；醋酸是弱酸，[H+]不能全部电离出来，反应慢。 三、注意事项
1．加CCl4观察溶液上、下层颜色的变化； 2．有NO2气体生成的反应，应在通风橱中做； 3．注意伏特表的偏向及数值。