实验七 氧化还原反应与电化学

实验七 氧化还原反应与电化学

一．实验目的

1. 了解测定电极电势的原理及方法

2. 掌握用酸度计测定原电池电动势的方法

3. 了解原电池、电解池的装置及作用原理

二．实验原理

1．电极电势的测定

E (Zn 2+/Zn)电极电位的测定

(-) Zn ⎢ZnSO 4(0.10mol·dm -3)⎪⎪KCl(饱和)⎢Hg 2Cl 2,Hg (Pt) (+)

测测甘汞E E E E E E E E -=-=-=-=+++-+V 2415.0)/Zn Zn ()

/Zn Zn (V 2415.0)/Zn Zn ()(222

()()()

++++

=22O 2Zn lg 216059.0Zn Zn Zn Zn c E E 理论 2.浓度对电极电势的影响

对于任意一个电极反应 氧化型物质 + z e - 还原型物质

)()(lg 05916.0)O/R ()O/R (还原态氧化态c c z E E +=

c (氧化态)增大或c (还原态)减小，E (O/R)变大；c (氧化态) 减小或c (还原态)增大，E (O/R) 减小。对比下面三个原电池

（1）(-) Zn ⎢ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)⎢Cu (+)

（2）(-) Zn ⎢ZnSO 4(0.10mol·dm -3) ║ [Cu(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ⎢Cu (+)

（3）(-) Zn ⎢[Zn(NH 3)4]2+, NH 3·H 2O ║ CuSO 4(0.10mol·dm -3)⎢Cu (+)

电池（2）中正极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则正极的电极电势变小；（3）中负极的氧化态生成配离子使c (氧化态)变小，则负极的电极电势变小，故电动势

E 3 >E 1 >E 2。

3．酸度对电极电势的影响

含氧酸盐的氧化性随介质溶液的酸度的增加而增强，如

O H 7Cr 2 e 6H 14O Cr 23272+=+++-+- )

Cr ()H ()O Cr (lg 605916.0)/Cr O Cr ()/Cr O Cr (321427232723272++-+-+-⋅+=c c c E E

在其它条件不变,只增加酸度时，)/Cr O Cr (3272+-E 变大，提高了含氧酸盐的氧化能力。

4．原电池与电解池

原电池为电源电解NaCl 溶液

(Cu)Zn(s)∣ZnSO 4(c 1) ║CuSO 4(c 2)∣Cu(s) -+---++=+++++4OH 2Cu O 2H O 2Cu 4OH 4e O 2H O e 2 Cu Cu 222222电池反应：阴极反应：阳极反应：

5．金属的腐蚀

（1）观察纯锌与HCl 酸的反应；当向其中加入CuSO 4溶液后，锌和CuSO 4溶液反应置换出铜（即制成粗锌），构成了铜锌腐蚀原电池，加速了锌与盐酸的反应。如图

负极反应：Zn = Zn 2+ + 2e

正极反应：2H + + 2 e = H 2

（2）铁丝与锌片、铜丝与铁钉构成的腐蚀原电池如图

Zn-Fe 中

负极反应：Zn Zn 2++2e

--++4OH 4e O 2H O 22正极反应：(铁丝周围变蓝)

Fe-Cu 中

负极反应：Fe = Fe 2++2e （铁钉变蓝） --++4OH 4e O 2H O 22正极反应：（变红）

)](KFe[Fe(CN) Fe ][Fe(CN)K 6236↓+++-+蓝色

6．金属腐蚀的防护 Zn(s)∣ZnSO 4(c 1) ║CuSO 4(c 2)∣Cu(s)

牺牲阳极的阴极保护法：

阳极反应：Fe Fe 2+ +2e

阴极反应：--++4OH

4e O 2H O 22 铜试剂 红棕色沉淀

酚酞变红

被腐蚀 被保护 溶液中含酚酞和 ][Fe(CN)K 63