氧化还原反应实验
氧化还原反应
实验目的
1.加深理解电极电势与氧化还原反应的关系。
2.加深理解温度、反应物浓度对氧化还原反应的影响。
3.了解介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响。
4.掌握物质浓度对电极电势的影响。
5.学会用phs-25型酸度计的“mv”部分，粗略测量原电池电动势的方法。
实验原理
本实验采用phs-25型ph计的mv部分测量原电池的电动势。原电池电动势的**测量常用电位差计，而不能用一般的伏特计。因为伏特计与原电池接通后，有电流通过伏特计引起原电池发生氧化还原反应。另外，由于原电池本身有内阻，放电时产生内压降，伏特计所测得的端电压，仅是外电路的电压，而不是原电池的电动势。当用ph计与原电池接通后，由于ph计的mv部分具有高阻抗，使测量回路中通过的电流很小，原电池的内压降近似为零，所测得的外电路的电压降可近似地作为原电池的电动势。因此，可用ph计的mv部分粗略地测量原电池的电动势。
仪器、药品及材料
仪器：phs-25型酸度计
药品：
酸：h2so4(3.0mol·l-1)，h2c2o4(0.1mol·l-1)，hac(1.0mol·l-1)
碱：naoh(2.0mol·l-1)
盐：kscn(0.1mol·l-1)，pb(no)3(0.1mol·l-1，0.5mol·l-1)，na2so3(0.1mol·l-1)，kmno4(0.1mol·l-1)，feso4(0.1mol·l-1)，cuso4(1mol·l-1，0.1mol·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，蓝石蕊试纸，盐桥，cu电极，zn电极，温度计
实验内容
1.电极电势与氧化还原反应的关系
（1）在试管中加入0.1mol·l-1ki溶液0.5ml和0.1mol·l-1fecl3溶液2~3滴，观察现象。再加入0.5mlccl4，充分振荡后观察ccl4层的颜色。写出离子反应方程式。
（2）用0.1mol·l-1kbr溶液代替0.1mol·l-1ki溶液，进行同样的实验，观察现象。
根据(1)、(2)实验结果，定性比较br2/br-、i2/i-、fe3+/fe2+三个电对电极电势的大小，并指出哪个电对的氧化型物质是*强的氧化剂，哪个电对的还原型物质是*强的还原剂。
（3）在两支试管中分别加入i2水和br2水各0.5ml，再加入0.1mol·l-1feso4溶液少许及0.5mlccl4，摇匀后观察现象。写出有关反应的离子方程式。
根据(1)、(2)、(3)实验结果，说明电极电势与氧化还原反应方向的关系。
（4）在试管中加入0.1mol·l-1fecl3溶液4滴和0.01mol·l-1kmno4溶液2滴，摇匀后往试管中逐滴加入0.1mol·l-1sncl2溶液，并不断摇动试管。待kmno4溶液褪色后，加入0.1mol·l-1kscn溶液1滴，观察现象，继续滴加0.1mol·l-1sncl2溶液，观察溶液颜色的变化。解释实验现象，并写出离子反应方程式。
2．浓度、温度、酸度对电极电势及氧化还原反应的影响
（1）浓度对电极电势的影响
在两只50ml烧杯中，分别加入30ml1.0mol·l-1znso4溶液和1.0mol·l-1cuso4溶液。在cuso4溶液中插入cu电极，在znso4溶液中插入zn电极，并分别与ph计的“+”、“-”接线柱相接，溶液以盐桥相连。测量两极之间的电动势。
用0.1mol·l-1znso4代替1.0mol·l-1znso4，观察电动势有何变化，解释实验现象，说明浓度的改变对电极电势的影响。图6-1cu-zn原电池
（2）温度对氧化还原反应的影响
a、b两支试管中都加入0.01mol·l-1kmno4溶液3滴和3.0mol·l-1h2so4溶液5滴，c、d两支试管都加入0.1mol·l-1h2c2o4溶液5滴。将a、c试管放在水浴中加热几分钟后混合，同时，将b、d试管中的溶液混合。比较两组混合溶液颜色的变化，并做出解释。
（3）浓度、酸度对氧化还原反应的影响
在两支试管中，分别盛有0.5mol·l-1和0.1mol·l-1的pb(no)3溶液各3滴，都加入1.0mol·l-1hac溶液30滴，混匀后，再逐滴加入约26~28滴na2sio3(d=1.06)溶液，摇匀，用蓝色石蕊试纸检查，溶液仍呈酸性，在90℃水浴中加热(切记：温度不可超过90)℃，此时，两试管中均出现胶冻。从水浴中取出两支试管，冷却后，同时往两支试管中插入表面积相同的锌片，观察两支试管中“铅树”生长的速度，并作出解释。
3.介质酸、碱度对kmno4还原产物的影响
（1）在试管中加入0.1mol·l-1ki溶液10滴和0.1mol·l-1kio3溶液2~3滴，观察有无变化。再加入几滴3.0mol·l-1h2so4溶液，观察现象。再逐滴加入2.0mol·l-1naoh溶液，观察反应的现象，并作出解释。
（2）取三支试管，各加入0.01mol·l-1kmno4溶液2滴；**支试管加入5滴3.0mol·l-1h2so4溶液，**支试管中加入5滴h2o，第三支试管中加入5滴6mol·l-1naoh溶液，然后往三支试管中各加入0.1mol·l-1的na2so3溶液5滴。观察实验现象，并写出离子反应方程式。
4.h2o2的氧化还原性
（1）在离心试管中加入0.1mol·l-1pb(no3)2溶液1ml，滴加0.1mol·l-1na2s溶液1~2滴，观察pbs沉淀的颜色。离心分离，弃去清液，用水洗涤沉淀1~2次，在沉淀中加入3%h2o2，并不断搅拌，观察沉淀颜色的变化。说明h2o2在此反应中起什么作用？写出离子反应方程式。
（2）用0.01mol·l-1kmno4、3mol·l-1h2so4、3%h2o2，设计一个实验，证明在酸性介质中kmno4能氧化h2o2的事实。
5.设计实验
用0.01mol·l-1kmno4、0.1mol·l-1nano2、3.0mol·l-1h2so4、0.1mol·l-1ki及淀粉溶液设计实验，验证nano2既有氧化性又有还原性。
思考题
1.为什么h2o2既有氧化性又有还原性？在何种情况下作氧化剂？在何种情况下作还原剂？
2.介质的酸碱性对哪些氧化还原反应有影响？
3.如何用实验证明kclo3、k2cr2o7等溶液在酸性介质中才有氧化性。
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1.加深理解电极电势与氧化还原反应的关系。
2.加深理解温度、反应物浓度对氧化还原反应的影响。
3.了解介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响。
4.掌握物质浓度对电极电势的影响。
5.学会用phs-25型酸度计的“mv”部分，粗略测量原电池电动势的方法。
实验原理
本实验采用phs-25型ph计的mv部分测量原电池的电动势。原电池电动势的**测量常用电位差计，而不能用一般的伏特计。因为伏特计与原电池接通后，有电流通过伏特计引起原电池发生氧化还原反应。另外，由于原电池本身有内阻，放电时产生内压降，伏特计所测得的端电压，仅是外电路的电压，而不是原电池的电动势。当用ph计与原电池接通后，由于ph计的mv部分具有高阻抗，使测量回路中通过的电流很小，原电池的内压降近似为零，所测得的外电路的电压降可近似地作为原电池的电动势。因此，可用ph计的mv部分粗略地测量原电池的电动势。
仪器、药品及材料
仪器：phs-25型酸度计
药品：
酸：h2so4(3.0mol·l-1)，h2c2o4(0.1mol·l-1)，hac(1.0mol·l-1)
碱：naoh(2.0mol·l-1)
盐：kscn(0.1mol·l-1)，pb(no)3(0.1mol·l-1，0.5mol·l-1)，na2so3(0.1mol·l-1)，kmno4(0.1mol·l-1)，feso4(0.1mol·l-1)，cuso4(1mol·l-1，0.1mol·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，蓝石蕊试纸，盐桥，cu电极，zn电极，温度计
实验内容
1.电极电势与氧化还原反应的关系
（1）在试管中加入0.1mol·l-1ki溶液0.5ml和0.1mol·l-1fecl3溶液2~3滴，观察现象。再加入0.5mlccl4，充分振荡后观察ccl4层的颜色。写出离子反应方程式。
（2）用0.1mol·l-1kbr溶液代替0.1mol·l-1ki溶液，进行同样的实验，观察现象。
根据(1)、(2)实验结果，定性比较br2/br-、i2/i-、fe3+/fe2+三个电对电极电势的大小，并指出哪个电对的氧化型物质是*强的氧化剂，哪个电对的还原型物质是*强的还原剂。
（3）在两支试管中分别加入i2水和br2水各0.5ml，再加入0.1mol·l-1feso4溶液少许及0.5mlccl4，摇匀后观察现象。写出有关反应的离子方程式。
根据(1)、(2)、(3)实验结果，说明电极电势与氧化还原反应方向的关系。
（4）在试管中加入0.1mol·l-1fecl3溶液4滴和0.01mol·l-1kmno4溶液2滴，摇匀后往试管中逐滴加入0.1mol·l-1sncl2溶液，并不断摇动试管。待kmno4溶液褪色后，加入0.1mol·l-1kscn溶液1滴，观察现象，继续滴加0.1mol·l-1sncl2溶液，观察溶液颜色的变化。解释实验现象，并写出离子反应方程式。
2．浓度、温度、酸度对电极电势及氧化还原反应的影响
（1）浓度对电极电势的影响
在两只50ml烧杯中，分别加入30ml1.0mol·l-1znso4溶液和1.0mol·l-1cuso4溶液。在cuso4溶液中插入cu电极，在znso4溶液中插入zn电极，并分别与ph计的“+”、“-”接线柱相接，溶液以盐桥相连。测量两极之间的电动势。
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（2）温度对氧化还原反应的影响
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（3）浓度、酸度对氧化还原反应的影响
在两支试管中，分别盛有0.5mol·l-1和0.1mol·l-1的pb(no)3溶液各3滴，都加入1.0mol·l-1hac溶液30滴，混匀后，再逐滴加入约26~28滴na2sio3(d=1.06)溶液，摇匀，用蓝色石蕊试纸检查，溶液仍呈酸性，在90℃水浴中加热(切记：温度不可超过90)℃，此时，两试管中均出现胶冻。从水浴中取出两支试管，冷却后，同时往两支试管中插入表面积相同的锌片，观察两支试管中“铅树”生长的速度，并作出解释。
3.介质酸、碱度对kmno4还原产物的影响
（1）在试管中加入0.1mol·l-1ki溶液10滴和0.1mol·l-1kio3溶液2~3滴，观察有无变化。再加入几滴3.0mol·l-1h2so4溶液，观察现象。再逐滴加入2.0mol·l-1naoh溶液，观察反应的现象，并作出解释。
（2）取三支试管，各加入0.01mol·l-1kmno4溶液2滴；**支试管加入5滴3.0mol·l-1h2so4溶液，**支试管中加入5滴h2o，第三支试管中加入5滴6mol·l-1naoh溶液，然后往三支试管中各加入0.1mol·l-1的na2so3溶液5滴。观察实验现象，并写出离子反应方程式。
4.h2o2的氧化还原性
（1）在离心试管中加入0.1mol·l-1pb(no3)2溶液1ml，滴加0.1mol·l-1na2s溶液1~2滴，观察pbs沉淀的颜色。离心分离，弃去清液，用水洗涤沉淀1~2次，在沉淀中加入3%h2o2，并不断搅拌，观察沉淀颜色的变化。说明h2o2在此反应中起什么作用？写出离子反应方程式。
（2）用0.01mol·l-1kmno4、3mol·l-1h2so4、3%h2o2，设计一个实验，证明在酸性介质中kmno4能氧化h2o2的事实。
5.设计实验
用0.01mol·l-1kmno4、0.1mol·l-1nano2、3.0mol·l-1h2so4、0.1mol·l-1ki及淀粉溶液设计实验，验证nano2既有氧化性又有还原性。
思考题
1.为什么h2o2既有氧化性又有还原性？在何种情况下作氧化剂？在何种情况下作还原剂？
2.介质的酸碱性对哪些氧化还原反应有影响？
3.如何用实验证明kclo3、k2cr2o7等溶液在酸性介质中才有氧化性。
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