实验十 氧化还原反应
一．实验目的
1. 加深理解电极电势与氧化还原反应的关系;
2. 了解介质的酸碱性对氧化还原反应方向和产物的影响; 3. 了解反应物浓度和温度对氧化还原反应速率的影响; 4. 掌握浓度对电极电势的影响;
5. 学习用酸度计测定原电池电动势的方法. 二．实验原理
参加反应的物质间有电子转移或偏移的化学反应称为氧化还原反应.物质的还原能力的大小，可以根据相应电对电极电势的大小来判断。电极电势愈大，电对中的氧化型的氧化能力愈强。电极电势愈小，电对中的还原型的还原能力愈强。
根据电极电势大小可以判断氧化还原反应的方向.
当EMF= E（氧化剂）- E（还原剂） ＞ 0时； 反应正向自发进行
当EMF= E（氧化剂）- E（还原剂） = 0时； 反应处于平衡状态 当EMF= E（氧化剂）- E（还原剂） ＜ 0时； 不能进行自发反应 当氧化剂电对和还原剂电对的标准电极电势相差较大时，（如│EMF┃＞0.2V时）,通常可以用标准电池电动势判断反应的方向.
由电极反应的能斯特(Nernst)方程式,可以看出浓度对电极电势的影响.298.15K时;
0．0592V c（氧化型） E = E? + —————— ㏒—————— Z c（还原型）
溶液的PH会影响某些电对的电极电势或氧化还原反应的方向。 介质的酸碱性也会影响某些氧化还原的产物。
原电池是利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。
当有沉淀或配合物生成时，会引起电极电势和电池电动势的改变。 三．实验内容
（一）.比较电对的E?相对大小 实验步骤 现象 反应方程式 解释与结论 2I- + 2Fe3+ = I2 + 2Fe2+ 1． 上层橙色 E?（Fe3+/ Fe2+）＞E?（I2/I-） 下层紫红色 故E?＞0，反应生成I2并溶于CCl4 2． 上层棕黄色 2Br- + 2Fe3+ ≠ E?（Fe3+/ Fe2+）＜E?（Br-2/ Br--） 下层无色 故E?＜0，反应不能发生。 结论：E?（I2/I-）＜E?（Fe3+/ Fe2+）＜E?（Br-2/ Br--） E?（I2/I-）和E?（Br-2/ Br--）分别是最强的还原剂和氧化剂。 2KI + H2O2 + H2SO4 = 3． 橘红色 H2O2为氧化剂 I2 + K2SO4 + 2H2O 2KMnO4 + 3H2SO4 +5H2O2 H2O2为还原剂 4． 肉红色 = K2SO4+ 2MnSO4 + 5O2+82H2O 结论：H2O2在上述分别用作氧化剂和还原剂。 Cr2O2-7 + 2H+ + SO2-3 = 在酸中Cr2O2-7具有氧化性 2Cr3+ + SO2-4 + 6H2O Cr2O2-7 + 14H+ + 6Fe 2+ = 在酸中Cr2O2-7具有还原性 6． 2Cr3+ + 6Fe 3+ + 7H2O （二）.介质的酸碱性对氧化还原反应产物及方向的影响 一．介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响 步骤 现象 反应方程式 解释与结论 2 MnO-4 + 2H+ + 5SO2-3 = 紫色退去 生成Mn2+；MnO-4在酸性介质Mn2+ + 5SO2-4 + 7H2O2 中具有强氧化性 2 MnO-4 + H20 + SO2-3 = 黑色沉淀 生成MnO2；MnO-4在中性介MnO2 + 2OH- + 3 SO2-4 质中氧化性减弱 2MnO-4 + 2OH- + SO2-3 = 生成MnO2-4；墨绿色 MnO-4在碱性介 MnO2-4+ H2O + SO2-4 质中氧化性最弱 1． 溶液PH对氧化还原反应方向的影响 I0-3 + 5I- + 6H+ =3I2 + 3H2O I0-3与I-反应生成I2 ；橘红色 溶于CCl4 棕黑色沉淀 KIO3 + 5KI + 6H2SO4 = 6K2SO4 + 3I2 + 3H2O 沉淀溶解 (三).浓度、温度对氧化还原反应速率的影响 1.浓度对氧化还原反应速率的影响 步骤 现象 反应方程式 解释与结论 慢 快 提高浓度可以加快反应速率. 2.温度对氧化还原反应速率的影响 步骤 现象 反应方程式 解释与结论 2KMnO4 + 3H2SO4 + 较高温度可以加快反应速率. 褪色较快 5H2C2O4= 褪色较慢 2MnSO4+K2SO4 + 10CO2 +8H2O (四).浓度对电极电势的影响 1. ENF(Zn)的测量
负极(Zn): Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极(甘汞电极): E = 0.2415V 还原反应 将Zn电极与标准电极组成原电池，由于饱合甘汞电极E = 0.2415V，则测量该原电池电动势，即可确定欲测电极既Zn电极及电极电势，E = E（+） + E（-）
2. EMF﹤(Cu)的测量
负极(Zn): Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 EMF（Zn）= -0。763V 正极(Cu)：Cu2+ +2e-=Cu 还原反应 电池反应：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
由E = E（+） + E（-）可计算出E（Cu2+/ Cu） （E ?（Cu2+/ Cu） 2． EMF{[Cu（NH）4]2+/Cu}的测量
负极(Zn): Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 正极[Cu（NH）4]2+ + +2e- = Cu + 4NH3 还原以应 由E = E（+） + E（-）可计算出E[Cu（NH）4]2+/Cu 5． 墨绿色 思考题：
1. 为什么K2Cr2O2-7能氧化浓盐酸中的氯离子，而不能氧化氯化钠溶液中的氯离子？ 答：在反应K2Cr2O2-7 + 14HCl（浓）= 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O中，只有在浓HCl加热时才被氧化，生成物产生大量的Cl-，同时在卤素中Cl-的还原性较弱，所以K2Cr2O2-7不能氧化NaCl浓溶液中的Cl- 。
?-?2-2-2．在碱性溶液中，E（IO3/I2）和E（SO4/ SO3）的数值分别为多少伏？
答：E?（IO-3/I2）= 1.209 E?（SO2-4/ SO2-3）= 0.9362
3. 温度和浓度对氧化还原反应的速率有何影响 EMF大的氧化还原反应的反应速率也一定大吗
答: 加大反应物浓度和升高温度可加快氧化还原反应的速率, EMF大的氧化还原反应速率不一定快.
4. 饱和甘汞电极与标准甘汞电极的电极电势是否相等
?
答: 不相等.饱和甘汞电极电势E=0.2415V,而标准甘汞电极的电极电势E=0.2650V .
5.计算原电池
(-)Ag ︳AgCl（S）︱KCl（0.01 mol·L-1）‖AgNO3（0.01 mol·L-1）︳Ag(+) (盐桥为饱和NH4NO3溶液)的电动势.
+---答: 电极反应：Ag + e →Ag AgCl + e →Ag + Cl
E（Ag+/ Ag） = E?（Ag+/ Ag）+ 0.0592·㏒C（Ag+） =0.7991V – 0.1184V =0.6807V
E (AgCl/ Ag) = E?（AgCl / Ag）+ 0.0592·㏒C(1/C( Cl-) =0.2225 V– 0.1784V =0.0441V
E（Ag+/ Ag） - E (AgCl/ Ag) =0.6807V -0.0441V =0.6366V