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氧化還原反應實驗

更新時間:2017-12-13點擊次數(shù):1957

實驗目的 

1. 加深理解電極電勢與氧化還原反應的關系。 

2. 加深理解溫度、反應物濃度對氧化還原反應的影響。 

3. 了解介質的酸堿性對氧化還原反應產物的影響。 

4. 掌握物質濃度對電極電勢的影響。 

5. 學會用pHS-25型酸度計的“mV”部分,粗略測量原電池電動勢的方法。 

實驗原理    

  本實驗采用pHS-25pH計的mV部分測量原電池的電動勢。原電池電動勢的測量常用電位差計,而不能用一般的伏特計。因為伏特計與原電池接通后,有電流通過伏特計引起原電池發(fā)生氧化還原反應。另外,由于原電池本身有內阻,放電時產生內壓降,伏特計所測得的端電壓,僅是外電路的電壓,而不是原電池的電動勢。當用pH計與原電池接通后,由于pH計的mV部分具有高阻抗,使測量回路中通過的電流很小,原電池的內壓降近似為零,所測得的外電路的電壓降可近似地作為原電池的電動勢。因此,可用pH計的mV部分粗略地測量原電池的電動勢。 

儀器、藥品及材料 

儀器:pHS-25型酸度計 

藥品: 

酸:H2SO4(3.0mol·L-1),H2C2O4(0.1mol·L-1),HA c(1.0mol·L- 1) 

堿:NaOH(2.0mol·L-1 

鹽: KSCN(0.1mol·L-1),Pb(NO)3(0.1mol·L-10.5mol·L-1),Na2SO3(0.1mol·L-1),KMnO4(0.1mol·L-1)FeSO4(0.1mol·L-1),CuSO4(1mol·L-10.1mol·L-1),KBr(0.1mol·L-1) KI(0.1mol·L-1)NaNO2(0.1mol·L-1),KIO3(0.1mol·L-1)SnCl2 (0.1mol·L-1),Na2S(0.1mol·L-1)ZnSO4(1mol·L-1,0.1mol·L-1),FeCl3(0.1mol·L-1)  

其它: CCl4,I2水,Br2水,Na2SiO3(d=1.06),H2O2(3%),淀粉溶液,藍石蕊試紙,鹽橋,Cu電極,Zn電極,溫度計 

 

實驗內容 

1. 電極電勢與氧化還原反應的關系 

1)在試管中加入0.1mol·L-1 KI溶液0.5mL0.1mol·L-1 FeCl3溶液2~3滴,觀察現(xiàn)象。再加入0.5mL CCl4,充分振蕩后觀察CCl4層的顏色。寫出離子反應方程式。 

2)用0.1mol·L-1 KBr溶液代替0.1mol·L-1 KI溶液,進行同樣的實驗,觀察現(xiàn)象。 

  根據(jù)(1) (2)實驗結果,定性比較Br2/Br- 、I2/I- Fe3+/Fe2+三個電對電極電勢的大小,并指出哪個電對的氧化型物質是強的氧化劑,哪個電對的還原型物質是強的還原劑。 

3)在兩支試管中分別加入I2水和Br2水各0.5mL,再加入0.1mol·L-1 FeSO4溶液少許及0.5mL CCl4,搖勻后觀察現(xiàn)象。寫出有關反應的離子方程式。 

  根據(jù)(1)、(2)(3)實驗結果,說明電極電勢與氧化還原反應方向的關系。 

4)在試管中加入0.1mol·L-1 FeCl3溶液4滴和0.01mol·L-1 KMnO4溶液2滴,搖勻后往試管中逐滴加入0.1mol·L-1 SnCl2溶液,并不斷搖動試管。待KMnO4溶液褪色后,加入0.1mol·L-1 KSCN溶液滴,觀察現(xiàn)象,繼續(xù)滴加0.1mol·L-1 SnCl2溶液,觀察溶液顏色的變化。解釋實驗現(xiàn)象,并寫出離子反應方程式。 

 2.濃度、溫度、酸度對電極電勢及氧化還原反應的影響 

1)濃度對電極電勢的影響  

在兩只50mL燒杯中,分別加入30mL 1.0mol·L-1  ZnSO4溶液和1.0mol·L-1  CuSO4溶液。在CuSO4溶液中插入Cu電極,在ZnSO4溶液中插入Zn電極,并分別與pH計的“+”、“-” 接線柱相接,溶液以鹽橋相連。測量兩極之間的電動勢。                                                                    

0.1mol·L-1  ZnSO4代替1.0mol·L-1  ZnSO4 ,觀察電動勢有何變化,解釋實驗現(xiàn)象,說明濃度的改變對電極電勢的影響。                                  6-1 Cu-Zn原電池 

2)溫度對氧化還原反應的影響 

 A、B兩支試管中都加入0.01mol·L-1  KMnO4溶液3滴和3.0mol·L-1 H2SO4溶液5滴,C、D兩支試管都加入0.1mol·L-1 H2C2O4溶液5滴。將A、C試管放在水浴中加熱幾分鐘后混合,同時,將B、D試管中的溶液混合。比較兩組混合溶液顏色的變化,并做出解釋。 

3)濃度、酸度對氧化還原反應的影響 

在兩支試管中,分別盛有0.5mol·L-10.1mol·L-1Pb(NO)3溶液各3滴,都加入1.0mol·L-1  HAc溶液30滴,混勻后,再逐滴加入約26~28Na2SiO3(d=1.06)溶液,搖勻,用藍色石蕊試紙檢查,溶液仍呈酸性,在90水浴中加熱(切記:溫度不可超過90),此時,兩試管中均出現(xiàn)膠凍。從水浴中取出兩支試管,冷卻后,同時往兩支試管中插入表面積相同的鋅片,觀察兩支試管中鉛樹生長的速度,并作出解釋。 

3. 介質酸、堿度對KMnO4還原產物的影響 

1)在試管中加入0.1mol·L-1 KI溶液10滴和0.1mol·L-1 KIO3溶液2~3滴,觀察有無變化。再加入幾滴3.0mol·L-1 H2SO4溶液,觀察現(xiàn)象。再逐滴加入2.0mol·L-1 NaOH溶液,觀察反應的現(xiàn)象,并作出解釋。 

2)取三支試管,各加入0.01mol·L-1 KMnO4溶液2滴;*支試管加入53.0mol·L-1 H2SO4溶液,第二支試管中加入5H2O,第三支試管中加入56mol·L-1 NaOH溶液,然后往三支試管中各加入0.1mol·L-1Na2SO3溶液5滴。觀察實驗現(xiàn)象,并寫出離子反應方程式。 

4. H2O2的氧化還原性 

1)在離心試管中加入0.1mol·L-1  Pb(NO3)2溶液1mL,滴加0.1mol·L-1  Na2S溶液1~2滴,觀察PbS沉淀的顏色。離心分離,棄去清液,用水洗滌沉淀1~2次,在沉淀中加入3% H2O2,并不斷攪拌,觀察沉淀顏色的變化。說明H2O2在此反應中起什么作用?寫出離子反應方程式。 

2)用0.01mol·L-1 KMnO43mol·L-1 H2SO4、3% H2O2,設計一個實驗,證明在酸性介質中KMnO4能氧化H2O2的事實。 

5. 設計實驗 

0.01mol·L-1 KMnO40.1mol·L-1 NaNO2、3.0mol·L-1 H2SO4、0.1mol·L-1 KI及淀粉溶液設計實驗,驗證NaNO2既有氧化性又有還原性。 

 

思考題 

1. 為什么H2O2既有氧化性又有還原性?在何種情況下作氧化劑?在何種情況下作還原劑? 

2. 介質的酸堿性對哪些氧化還原反應有影響? 

3. 如何用實驗證明KClO3、K2Cr2O7等溶液在酸性介質中才有氧化性。 

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