实验十氧化还原反应
一．实验目的
1. 加深理解电极电势与氧化还原反应的关系;
2. 了解介质的酸碱性对氧化还原反应方向和产物的影响;
3. 了解反应物浓度和温度对氧化还原反应速率的影响;
4. 掌握浓度对电极电势的影响;
5. 学习用酸度计测定原电池电动势的方法.
二．实验原理
参加反应的物质间有电子转移或偏移的化学反应称为氧化还原反应.物质的还原能力的大小，可以根据相应电对电极电势的大小来判断。
电极电势愈大，电对中的氧化型的氧化能力愈强。
电极电势愈小，电对中的还原型的还原能力愈强。
根据电极电势大小可以判断氧化还原反应的方向.
当E MF= E（氧化剂）- E（还原剂） ＞ 0时； 反应正向自发进行
当E MF= E（氧化剂）- E（还原剂） = 0时； 反应处于平衡状态 当E MF= E（氧化剂）- E（还原剂） ＜ 0时； 不能进行自发反应
当氧化剂电对和还原剂电对的标准电极电势相差较大时，（如│E MF┃＞0.2V时）,通常可以用标准电池电动势判断反应的方向.
由电极反应的能斯特(Nernst)方程式,可以看出浓度对电极电势的影响.298.15K时;
0．0592V c（氧化型）
E = Eø + —————— ㏒——————
Z c（还原型）
溶液的PH会影响某些电对的电极电势或氧化还原反应的方向。
介质的酸碱性也会影响某些氧化还原的产物。
原电池是利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置。
当有沉淀或配合物生成时，会引起电极电势和电池电动势的改变。
三．实验内容
（一）.比较电对的Eø相对大小
实验步骤现象反应方程式解释与结论
1．上层橙色2I-+ 2Fe3+ = I
2
+
2Fe2+Eø（Fe3+/Fe2+）＞Eø（I2/I-）
下层紫红故Eø＞0，反应生成I
2
并
色溶于CCl4
2．上层棕黄
色2Br- + 2Fe3+ ≠Eø（Fe3+/Fe2+）
＜Eø（Br-2/ Br--）
下层无色故Eø＜0，反应不能发
生。
结论：Eø（I2/I-）＜Eø（Fe3+/ Fe2+）＜Eø（Br-2/ Br--）
Eø（I2/I-）和Eø（Br-2/ Br--）分别是最强的还原剂和氧化剂。
3．橘红色2KI + H2O2+ H2SO4
=
I2 + K2SO4 + 2H2O
H2O2为氧化剂
4．肉红色2KMnO4 + 3H2SO4
+5H2O2 =
K2SO4+ 2MnSO4 +
5O2+82H2O
H2O2为还原剂
结论：H2O2在上述分别用作氧化剂和还原剂。
5．墨绿色Cr
2
O2-7 + 2H+ + SO2-3
=
2Cr3+ + SO2-4 + 6H2O 在酸中Cr2O2-7具有氧化性
6．Cr
2
O2-7 + 14H+ + 6Fe
2+ =
2Cr3++ 6Fe 3++
7H2O 在酸中Cr2O2-7具有还原性
（二）.介质的酸碱性对氧化还原反应产物及方向的影响一．介质的酸碱性对氧化还原反应产物的影响
步骤现象反应方程式解释与结论
紫色退去 2 MnO-
4
+ 2H++
5SO2-3 =生成Mn2+；MnO-4在酸性介质中具有强氧化性
Mn2++ 5SO2-4 + 7H2O2
黑色沉淀 2 MnO-
4
+ H20 + SO2-
3
=
MnO2+ 2OH-+ 3
SO2-4生成MnO2；MnO-4在中性介质中氧化性减弱
墨绿色2MnO-
4
+ 2OH-+
SO2-3 =
MnO2-4+ H2O + SO2-4生成MnO2-4；MnO-4在碱性介质中氧化性最弱
1．溶液PH对氧化还原反应方向的影响
橘红色I0-
3
+ 5I- + 6H+ =3I2 +
3H2O I0-3与I-反应生成I2 ；溶于CCl4
棕黑色沉淀KIO3 + 5KI + 6H2SO4 = 6K2SO4 + 3I2 + 3H2O
沉淀溶解
(三).浓度、温度对氧化还原反应速率的影响
1.浓度对氧化还原反应速率的影响
步骤现象反应方程式解释与结论慢
快提高浓度可以加快反
应速率.
2.温度对氧化还原反应速率的影响
步骤现象反应方程式解释与结论
褪色较快2KMnO4+ 3H2SO4+
5H2C2O4=
2MnSO4+K2SO4+
10CO2 +8H2O 较高温度可以加快反应速率.
褪色较慢
(四).浓度对电极电势的影响
1. E NF(Zn)的测量
负极(Zn): Zn – 2e- = Zn2+氧化反应
正极(甘汞电极): E = 0.2415V 还原反应
将Zn电极与标准电极组成原电池，由于饱合甘汞电极E = 0.2415V，则测量该原电池电动势，即可确定欲测电极既Zn电极及电极电势，E = E（+） + E（-）
2. E M F﹤(Cu)的测量
负极(Zn): Zn – 2e- = Zn2+氧化反应 E M F（Zn）= -0。
763V 正极(Cu)：Cu2+ +2e-=Cu 还原反应
电池反应：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
由E = E（+） + E（-）可计算出E（Cu2+/ Cu）（E ø（Cu2+/ Cu）2．E M F{[Cu（NH）4]2+/Cu}的测量
负极(Zn): Zn – 2e- = Zn2+氧化反应
正极[Cu（NH）4]2+ + +2e- = Cu + 4NH3 还原以应
由E = E（+） + E（-）可计算出E[Cu（NH）4]2+/Cu
思考题：
1. 为什么K2Cr2O2-7能氧化浓盐酸中的氯离子，而不能氧化氯化
钠溶液中的氯离子？
答：在反应K2Cr2O2-7 + 14HCl（浓）= 2KCl + 2CrCl3 + 3Cl2 + 7H2O中，只有在浓HCl加热时才被氧化，生成物产生大量的Cl-，同时在卤素中Cl-的还原性较弱，所以K2Cr2O2-7不能氧化NaCl浓溶液中的Cl-。
2．在碱性溶液中，Eø（IO-3/I2）和Eø（SO2-4/ SO2-3）的数值分别为多少伏？
答：Eø（IO-3/I2）= 1.209 Eø（SO2-4/ SO2-3）= 0.9362
3. 温度和浓度对氧化还原反应的速率有何影响? E M F大的氧化还原反应
的反应速率也一定大吗?
答: 加大反应物浓度和升高温度可加快氧化还原反应的速率, E M F大的氧化还原反应速率不一定快.
4. 饱和甘汞电极与标准甘汞电极的电极电势是否相等?
答: 不相等.饱和甘汞电极电势E=0.2415V,而标准甘汞电极的电极电势E
ø=0.2650V .
5.计算原电池
(-)Ag ︳AgCl（S）︱KCl（0.01 mol·L-1）‖AgNO3（0.01 mol·L-1）︳Ag(+)
(盐桥为饱和NH4NO3溶液)的电动势.
答: 电极反应：Ag+ + e- →Ag AgCl + e- →Ag + Cl-
E（Ag+/ Ag） = Eø（Ag+/ Ag）+ 0.0592·㏒C（Ag+） =0.7991V – 0.1184V
=0.6807V
E (AgCl/ Ag) = Eø（AgCl / Ag）+ 0.0592·㏒C(1/C( Cl-)
=0.2225 V– 0.1784V
=0.0441V
E（Ag+/ Ag） - E (AgCl/ Ag) =0.6807V -0.0441V
=0.6366V。