实验二-氧化还原反应与氧化还原平衡

实验二氧化还原反应与氧化还原平衡【学习目标】认知目标:掌握电极的本性,电对的氧化型或还原型物质的浓度,介质的酸度对电极电势,对氧化还原反应的方向,产物,速率的影响.通过实验了解化学电池电动势.技能目标:学会装配原电池【实验要点】1,定性比较电极电势的大小2,浓度对电极电势的影响3,影响氧化反应的因素(浓度,酸度)【重点,难点】装配原电池,浓度和酸度对氧化还原反应的影响.【教学方法】:问题式教学,演示法,实验指导【指导过程】一,氧化还原反应和电极电势基本原理:Eφ(Fe3+/Fe2+)=0.77V;Eφ(Br2/Br—)=1.09VEφ(I2/I—)=0.54V;Eφ(Cl2/Cl—)=1.36VCl2黄绿色气体I2:紫黑色固体(水中呈浅黄褐色)Br2:棕红色液体(水中呈橙红色)操作1,试管中:0.5mL0.1mol·L-1KI+2滴0.1mol·L-1FeCl3,加入CCl4.现象:CCl4层显紫色(密度比水大,应在下层)上层为黄色解释:CCl4作用:萃取I2(I2仅微溶于水,易溶于有机溶剂中如:CS2,CCl4)结论:Eφ(Fe3+/Fe2+)Eφ(I2/I—)2,用KBr代替KI溶液进行同样的实验.现象:CCl4层不变色.解释:KBr与FeCl3不反应.结论:Eφ(Fe3+/Fe2+)3,I2+Fe2+加入CCl4.现象:CCl4层粉红色,上层浅黄.解释:I2不会氧化Fe2+.Eφ(I2/I—)Eφ(Fe3+/Fe2+)结论:Eφ(Br2/Br—)Eφ(Fe3+/Fe2+)Eφ(I2/I—),氧化性最强的是Br2,还原性最强的是I—.Cl2+2Br-(I—)=Br2(I2)+2Cl-二,浓度对电极电势的影响基本原理原电池:装配原电池时应具备以下条件:必须有两种活动性不同的金属,而且要平行地浸在电解质溶液里,两个电极要用导线连接.(如果用铁片代替锌片做原电池原理实验,铜片的表面几乎没有气泡逸出,说明铁铜原电池中的电流可能较弱,在铜丝的表面观察不到气泡的产生.如果用导线连接一个电流计,可以观察到电流表的指针发生偏转,表明铁铜原电池中有电流产生.)浓差电池:电极材料和电解质相同,但电解质浓度不同的原电池.电化学电池的一种,有电极浓差电池和溶液浓差电池两类.其电动势取决于物质的浓度差,是由于一种物质从高浓度状态向低浓度转移而产生的.Nernst方程:对于氧化还原半反应:操作改变浓度,测量两电极间的电压1,按上图装配原电池,测量两电极间的电压30mL1mol·L-1ZnSO4(CuSO4)记录:E1=1095mV解释:根据Nernst方程:E=E+—E—=E(Cu2+/Cu)—E(Zn2+/Zn)=[Eφ(Cu2+/Cu)—Eφ(Zn2+/Zn)]+0.059/2lgCCu2+/CZn2+=0.342—(—0.763)+0.059/2lgCCu2+/CZn2+E=1.105+0.059/2lgCCu2+/CZn2+2,在正极(Cu2+/Cu)加入浓氨水后记录:E2=661mV解释:Cu2+浓度降低,E(Cu2+/Cu)降低,E=1.105+0.059/2lgCCu2+/CZn2+,E降低.3,在负极(Zn2+/Zn)加入浓氨水后记录:E2=1272mV解释:Zn2+浓度降低,E(Zn2+/Zn)降低,E=1.105+0.059/2lgCCu2+/CZn2+E升高.思考题:1,用浓差电池作电源电解Na2SO4水溶液实质是水的电解,2H2O=O2+2H2滴入酚酞后,与正极相连的一端出现红色.OH-移到溶液的阳极,失去电子,被氧化.2,有些还原还原半反应有H+或OH—参加,此时溶液的酸度将影响电极电位.书中所列电对的E不受酸度的影响.三,酸度和浓度对氧化还原反应的影响1,酸度的影响(1)试管:0.5mL0.1mol·L-1Na2SO3加入:0.5mL1mol·L-1H2SO4+2滴0.01mol·L-1KMnO4现象:KMnO4很快退去,溶液无色.原理:(酸性中为强氧化剂+7→+2)加入:0.5mLH2O+2滴0.01mol·L-1KMnO4现象:棕色沉淀(MnO2).(中性或弱酸性中)原理:(+7→+4)加入:0.5mL6mol·L-1NaOH+2滴0.01mol·L-1KMnO4现象:溶液为绿色(MnO42—的颜色).原理:(在弱碱中为较弱的氧化剂,+7→+6)(2)试管:0.5mL0.1mol·L-1KI+2滴0.1mol·L-1KIO3+淀粉现象:溶液为黑色.原理:反应慢继续加入1mol·L-1H2SO4酸化.现象:溶液为蓝色(生成I2使淀粉呈蓝色).原理:(酸性)Eφ=1.085V继续加入6mol·L-1NaOH显碱性.现象:溶液蓝色消失变为浅黄色.原理:Eφ=0.26V2,浓度的影响(1)H2OCCl40.1mol·L-1Fe2(SO4)3各0.5mL的试管中+0.5mL0.1mol·L-1KI.现象;CCl4层为粉红色(I2),上层为黄色解释:2Fe3++2I-=2Fe2++I2(2)1mol·L-1FeSO4CCl40.1mol·L-1Fe2(SO4)3各0.5mL的试管+0.5mL0.1mol·L-1KI.现象:CCl4层油状物(无I2生成),上层为浅黄色解释;值减少,Fe2(SO4)3氧化性降低.使2Fe3++2I-=2Fe2++I2反应不能进行.(3)在(1)的试管中加入少许NH4F固体,震荡.现象:粉红色变为桃红色(无色)解释:加入NH4F后,生成[FeF6]3—,Fe3+浓度降低,使2Fe3++2I-=2Fe2++I2反应不能进行.结论同一氧化性物质的氧化能力受酸度及浓度(氧化型,还原型离子的浓度)的影响.四,酸度对氧化还原反应速率的影响操作:0.5mL0.1mol·L-1KBr+0.5mL1mol·L-1H2SO4+2滴0.01mol·L-1KMnO4现象:强酸性中紫红色很快退去.原理:强酸性中Eφ(Br2/Br—)=1.09V10Br—+16H++2MnO4—=5Br2+2Mn2++8H2O0.5mL0.1mol·L-1KBr+0.5mL6mol·L-1HAc+2滴0.01mol·L-1KMnO4现象:紫红色不退去原理:弱酸性中:反应速率慢,甚至不发生反应.Eφ(I2/I—)=0.54V(2)2滴0.01mol·L-1KMnO4+3滴1mol·L-1H2SO4+2滴3%H2O2.现象:紫红色消失原理:H2O2作还原剂.H2O2可作氧化剂又可作还原剂,(1)H2O2+2H++2e=2H2OEφ(H2O2/H2O)=1.77VEφ(I2/I—)=0.54V可作氧化剂氧化I—.(2)O2+2H++2e=H2O2Eφ(O2/H2O2)=0.68V—/Mn2+)=1.51V可作还原剂还原MnO4—.