氧化还原反应和电化学的实验步骤

步骤

1.原电池的组成和电动势的粗略测 定: 在一只井穴皿的1.2.3.位置分别 倒入约1/2容积的0.1Mol*L

现象 解释结论及方程式

2+

ψ ψ(1)=ψ(Cu/Cu）

ο2+2+

=ψ(Cu/Cu)+0.0592/2 *lg(Cu)

=0.3394-0.0296=0.3098(V)

ψ(2)=ψ(Zn/Zn）

=ψ(Zn/Zn)+0.0592/2 *lg(Zn) =-0.7917(V)

2+

ψ(3)=ψ(Fe/Fe）

=ψ(Fe/Fe)+0.0592/2 *lg(Fe) =-0.4385(V)

1.2之间,1为正极,2为负极 ψ=ψ(1)- ψ(2)=1.1015(V) 1.3之间,1为正极,3为负极 ψ=ψ(1)- ψ(3)=0.7483(V) 2.3之间,2为正极,3为负极

ψ=ψ(2)- ψ(3)=0.3532(V)

*由于原电池含内阻,测量值比理论值小

ο

2+

2+

ο

2+

2+

2+

1.2之间测量值为1100mv

CuSO4、ZnSO4、(NH4)2Fe(SO4)2, 再分别插入相应的金属片组成电 极，若在1.2间插入盐桥则组成铜---1.3之间测量值为740mv 锌原电池；在2.3间插入盐桥则组成 锌----铁原电池；在1.3间插入盐桥

则组成铜----铁原电池。分别用PH2.3之间测量值为300mv 计的mv部分去测定其近似的电动 势，并与计算值相比较

2.浓度、介质对电动势的影响

-1

2+2+

（1）浓度对电极电势的影响 加入氨水C(Cu)下降ψ(Cu/Cu）下在上述实验基础上先往1中滴加1中先生成蓝色沉淀,后沉淀溶解成降,E=ψ(Cu2+/Cu) -ψ(Zn2+/Zn)下降

-1

2Mol*LNH3水至生成沉淀又溶解,在浑蓝色的,PH计读数减小. 测铜---锌原电池的电动势,并与未 Zn2++2NH4·H2O=Zn(OH)2+2NH4+

-加氨水前进行比较有什么变化?为 Zn(OH)2+4NH3=[Zn(NH3)4]2++2OH 什么?然后往2中滴加2 Mol*L-1氨水 加入氨水C(Zn2+)下降, ψ(Zn2+/Zn)下降

至沉淀又溶解,并测定其电势,又有2中先生成白色沉淀,后沉淀溶解PHE=ψ(Cu2+/Cu) -ψ(Zn2+/Zn)上升 什么变化?为什么? 计读数变大

(2)介质对电极电势的影响

2-+3+

往井穴皿的1孔中加入适量的 负极：Cr2O7+6e+14H=2Cr+7H2O

ο

0.1Mol*L-1Cr2(SO4)3和0.1 Φ=Φ+0.0592/6 Mol*LK2Cr2O7溶液至孔穴容积的一 半左右,往2孔穴中加入质量分数3% 的H2O2溶液至约孔穴容积的1/2左 右,再分别插入石墨和盐桥使组成 原电池用PH计的mv部分测其电动 势并记录.再往Cr2O72-/Cr3+电对中加 入几滴3 Mol*L-1H2SO4,并测其电动势,

2-3+

-1

*lg[C(Cr2O7)*C(H)/C(Cr)]

=0.363(V)

正极：H2O2+2e+2H+=2H2O

ο

Φ=Φ+0.0592/2

*lg[C(H2O2)*C2(H+)]=1.2894(V) 加入H2SO4后,C(H+)增大

E =900mv

Φ(Cr2O72-/ Cr3+)增大

E=Φ(H2O2/H2O)- Φ(Cr2O7/Cr) 读数减小,当Φ(Cr2O72-/Cr3+)大于 Φ(H2O2/H2O)后,正负极相反. 加 NaOH,C(H+)减小,Φ(Cr2O72-/Cr3+)减小, E=Φ(Cr2O72-/Cr3+) -Φ(H2O2/H2O) 读数减小,当Φ(Cr2O72-/Cr3+)小于 Φ(H2O2/H2O)后，正负极相反

2-3+

2-14+23+

再往Cr2O7/Cr电对中滴入6

Mol*L-1NaOH至生成沉淀又溶解,并E读数先减小,改变正负极后,增大 测定电动势.试简单解释电动势的 变化. E读数先减小,改变正负极后,增大.

3.电极电势与氧化还原反应的关系

(1)在分别盛1ml0.50 放入Pb(NO3)2孔穴中的锌片表面变Mol*L-1Pb(NO3)2溶液和1ml0.50 成灰黑色,有银白色光芒,放入Mol*L-1CuSO4溶液的两支试管中,CuSO4孔穴中的锌片表面变成红黑各放入一小片纱纸擦净的锌片,放色

Zn+Pb=Zn+Pb

Φ(Zn2+/Zn)< Φ(Pb2+/Pb)

2+2+

Zn+Cu=Zn+Cu

Φ(Zn2+/Zn)< Φ(Cu2+/Cu)

2+

2+

置一段时间后,观察锌片表面和溶 液颜色有无变化。 Zn2++Pb无反应 (2)在分别盛1ml0.50Mol*L-1ZnSO4 Φ(Zn2+/Zn)< Φ(Pb2+/Pb) 和1ml0.50Mol*LCuSO4溶液的两支放在ZnSO4孔穴中的铅粒表面无变Pb+Cu2+=Pb2++Cu

试管中，各加入一粒表面已经擦净化,放入CuSO4孔穴中的铅粒表面变Φ(Pb2+/Pb)< Φ(Cu2+/Cu) 的铅粒，放置一段时间，观察铅粒成红色。 的表面和溶液的颜色有无变化。

根据（1）（2）的实验结果， 确定Zn、Cu、Pb还原性相对大小。

（3）在试管中加入10滴0.020Mol*L 溶液中有灰褐色的沉淀

KI溶液和2滴0.10 Mol*L-1 FeCl3

溶液，摇均后，在加入1ml CCl4层底部溶液为紫红色,上层溶液为棕黄 的颜色有无变化。 4）用KBr溶液（0.10Mol*L-1）替

代KI溶液进行相同的实验，观察溶液无变化 CCl4层的颜色有无变化。

CCl4层无色

根据（3）（4）的实验结果，定 性比较Br2/Br-、I2/I-、Fe3+/Fe2+ 三个电对的电极电势的相对大小， 并指出其中最强的氧化剂和最强还 原剂各是什么？ （5）在试管中加入5滴0.10 Mol*L-1KI溶液，加入2滴1.0

Mol*L-1H2SO4溶液使溶液酸化，再

加入5滴3%H2O2溶液，再加入溶液中有灰褐色沉淀

Φ(Zn/Zn)<

2+

Φ(Cu/Cu)

2+

Φ(Pb/Pb)

2+

<

还原性Zn>Pb>Cu

2Fe3++2I-=2Fe2++I2(s)

I2易溶于非极性溶剂,(相似相溶)

2Fe3++Br→不反应

θ-θ

由上Φ(I2/I)<Φ(Fe3+/Fe2+)

θ-<Φ(Br2/Br)

最强氧化性:Br2；最强还原性:I-

2I-+H2O2+H+=I2(S)+2H2O

-

1mLCCl4充分摇荡，观察CCl4层颜底部溶液呈紫红色，上层溶液棕黄 色有无变化。 色

（6）在试管中滴入2滴0.010 紫红色溶液褪成无色，有气体生成 Mol*L-1 KMnO4溶液，再加入数滴 3%H2O2溶液，观察反应现象。 根据（5）（6）的实验结果，指出 H2O2在反应中各起什么作用。

2MnO4+5H2O2+6H=2Mn+5O2+

8H2O

H2O2在（5）中起氧化剂作用 在（6）中起还原剂作用

-+

2+

4.介质对氧化还原反应的影响。 （1）在试管中加入10滴0.10 Mol*L-1KI溶液和2—3滴0.10Mol*L-1KIO3溶液的混合后，观

溶液无变化

IO3-+5I-+6H+→3I2(s)+3H2O

察有无变化，再加入几滴2.0

Mol*L-1 H2SO4，观察有无变化，再立即有灰褐色沉淀生成

逐滴加入2.0 Mol*L-1的NaOH溶液，

使混合溶液呈碱性，观察反应现象，灰褐色的沉淀逐渐减少最后得到黄加入NaOH后C(H+)减小平衡向左解释每步反应现象，并指出介质对色溶液 上述氧化还原反应的影响。

（2）在三支试管中各加入2滴

0.01Mol*L-1 KMnO4溶液，再第一第一支试管中溶液无色 支中加入5滴2.0 Mol*L-1的H2SO4

溶液，在第二支试管中加入5滴第二支试管中溶液棕黄色H2O，在第三支试管中加入5滴6.0

Mol*L-1的NaOH溶液，再分别加第三支试管中溶液绿色 入10滴0.10 Mol*L-1NaSO3溶液， 观察现象。

5.温度对氧化还原反应的影响 在A、B两支试管中各加入 1mL0.010 Mol*L-1的KMnO4溶液，

在各滴加2.0 Mol*L-1的

C中紫色很快褪去 H2SO4酸化，在C、D试管中各加 入1mL 的H2C2O4溶液。将A、C 两

支试管，放在水浴中加热，几分钟，D中仍显紫红色 后取出，将A和C 混合，B 和D 混合。C 和D 试管颜色哪个先褪 去。解释？

6.电解 将一小片滤纸置于表面皿上。在 滤纸上加1滴0.10 Mol*L-1 KI溶 液，1滴酚酞溶液和一滴淀粉碘化钾

溶液，使之润湿，在干电池的正负 极上，分别连结一根镍铬丝，将两 根镍铬丝插在滤纸上，（两根镍铬丝阳极呈现紫黑色 之间距离约为1cm）几分钟后，观察

两极的现象，写出两极反应的半反阴极呈现红色 应式。

移动 I2+I-=I3-（黄色）

2MnO4-+6H++5SO2-3=2Mn2++5SO2-4+3H2O

2MnO4-+H2O+SO32-=2MnO2+3SO42-+2OH- 2MnO2(棕色)

MnO4-+SO32-+2OH-=2MnO42-+SO42-+H2O

2Mn2+4-+6H++5H2C2O4=2Mn+10CO2(g)+8H2O(无色)

C中温度高反应速率快,所以紫红色很快褪去

阳极反应:2I-=I2+2e I2使淀粉溶液变蓝

阴极反应:O2+2H2O+4e=4OH-

OH-使得酚酞溶液变红

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