试验六氧化还原反应与电化学
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实验六氧化还原反应与电化学
1. 实验目的
(1)了解介质和反应物浓度对氧化还原的影响
(2)了解氧化态或还原态浓度的变化对电极电势的影响
(3)实验自身氧化还原反应
(4)了解原电池和电解池
2.实验内容提要
2.1电极电势与氧化还原反应的关系
(1)将0.5mL0.1mol·L-1KI溶液和2滴0.1mol·L-1FeCl3溶液在试管中混匀后,加入0.5mLCCl4。充分振荡,观察CCl4的颜色有何变化。
实验现象:CCl4层呈现紫红色。
反应方程式:2Fe3+ + 2I -→ 2Fe 2+ + I2
(2)用0.5mL0.1mol·L-1KBr溶液和2滴0.1mol·L-1FeCl3溶液在试管中混匀后,加入0.5mLCCl4。充分振荡,观察CCl4的颜色有何变化。
实验现象:CCl4层无变化,不反应。
(3)取两支试管,分别加入几滴溴水和碘水,然后再分别滴加0.1mol·L-1FeSO4溶液,观察现象。
实验现象:溴水退色,碘水不变色。
反应方程式: 2Fe 2+ + Br2 →2Fe3++ 2Br –
2.2 酸度对氧化还原反应速率的影响
在两支盛有0.5mL0.1mol·L-1KBr溶液的试管中,往一试管中加0.5mL3mol·L-1
H2SO4,在另一试管中加0.5mL6mol·L-1HAc,然后往两支试管中各加入2滴0.01 mol·L-1KMnO4溶液,观察现象。
实验现象:在装有H
2SO
4
的试管中,紫色褪去的较快。
反应方程式: 2MnO
4- + 10Br – + 16H+ →2Mn2++ 5Br
2
+ 8H2O
2.3浓度对氧化还原的影响
(1)往两支各盛一粒锌粒的试管中,分别加入3mL浓HNO3和0.5mol·L-1 HNO3溶液。观察它们的反应产物有无不同?
实验现象:Zn粒与浓HNO3剧烈反应,生成红棕色气体;而与稀HNO3反应较慢,放置半小时后进行NH4+的检验,发现红色石蕊试纸变蓝。
反应方程式:Zn + 4HNO3(浓) → Zn(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
4Zn + 10HNO3(稀) → 4Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O (2)向盛有0.5 mL0.2mol·L-1硫酸亚铁铵[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]溶液的离心试管中,加入1~2滴碘水,混合后观察碘水颜色是否退去?然后再滴加0.1mol·L-1 AgNO3,边加边摇,观察有什么变化?离心沉淀,向上层清液中加几滴10%NH4SCN溶液观察颜色变化?
后出现灰白色沉淀;离心沉实验现象:开始时碘水的颜色不退;逐滴加入AgNO
3
SCN,溶液出现血红色。
降后的清液滴加10%NH
4
反应方程式:I2 + 2Fe2+ + 2Ag+→ 2AgI↓ + 2Fe3+
Fe3+ + nSCN-→ [Fe(SCN)n]3-n
2.4 自身氧化还原反应
(1)在干燥的试管中,放入少量固体KClO3及MnO2,混合均匀,在酒精灯上加热,检查有无气体放出。然后将残渣用水溶解,用AgNO3溶液检查生成的Cl-离子。
有白色沉淀产生。
实验现象:可使带余烬火柴可复燃;残渣用水溶解后加入AgNO
3
反应方程式:2KClO3→2KCl + 3O2↑
Cl- + Ag+→ AgCl↓
(2)于试管中注入少量H2O2溶液,加入少许MnO2粉末,检查有无氧气放出。
实验现象:可使带余烬火柴可复燃。
反应方程式:2H2O2→ 2H2O + O2↑
2.5原电池
在一只烧杯加入30mL 1.0mol·L-1CuSO4溶液,在另一只烧杯加入30mL
1.0mol·L-1ZnSO4溶液,然后在CuSO4溶液内放一同片,在ZnSO4溶液内放一锌片,将两种溶液用盐桥连接,并分别用导线将铜片与伏特计的正极相连接,将锌片和伏特计的负极相连接,观察伏特计的读数。
伏特计的读数:1053mV;
在CuSO4溶液中加入浓氨水至生成的沉淀溶解为止,测量电压变化。
伏特计的读数:870mV;
再在ZnSO4溶液中加入浓氨水至生成的沉淀溶解为止,测量电压变化。
伏特计的读数:1052mV。
2.6 电解
利用上面实验中原电池产生的电流,电解硫酸钠溶液。把连接铜片和锌片上导线的另一端插入盛有0.5 mol·L-1Na2SO4溶液的蒸发皿中,在阴极附近滴一滴酚酞溶液,观察阴极与溶液界面处发生的现象。
实验现象:两极有气泡产生,阴极附近变红。
反应方程式:2H2O → 2H2 + O2↑
3. 注意事项
(1)在做锌粒与浓硝酸的反应时,应在通风橱中进行;
(2)在做氧气的检验时,如气量太小,只能支持火柴不熄灭;
(3)在做原电池反应中,离子浓度变化对电动势的影响时,加入氨水形成配合物,注意加入氨水时一定要将盐桥取出,边滴加边不断搅拌,至沉淀完全溶解之后再放入盐桥,测量电动势。
4.思考题
(1)把锌片加入含有相同浓度的铜离子和铅离子的混合溶液中时,哪种金属先析出?
(2)电解硫酸钠溶液时,为什么得不到金属钠?
(3)原电池的正极同电解池的阳极以及原电池的负极与电解池的阴极,其电极反应的本质是否相同?
(4)原电池是根据什么原理构成的?如果没有检流计,可用什么化学方法检验是否有电流产生?