實驗五氧化還原反應與電極電勢一、實驗目的1、掌握電極電勢對氧化還原反應的影響。2、定性觀察濃度、酸度對電極電勢的影響。3、定性觀察濃度、酸度、溫度、催化劑對氧化還原反應的方向、產物、速度的影響。4、通過實驗了解原電池的裝置。二、實驗原理氧化劑和還原劑的氧化、還原能力強弱，可根據她們的電極電勢的相對大小來衡量。電極電勢的值越大，則氧化態的氧化能力越強，其氧化態物質是較強氧化劑。電極電勢的值越小，則還原態的還原能力越強，其還原態物質是較強還原劑。只有較強的氧化劑才能和較強還原劑反應。即φ氧化劑-φ還原劑﹥0時，氧化還原反應可以正方向進行。故根據電極電勢可以判斷氧化還原反應的方向。利用氧化還原反應而產生電流的裝置，稱原電池。原電池的電動勢等于正、負兩極的電極電勢之差：E=φ正-φ負。根據能斯特方程：其中[氧化型]/[還原型]表示氧化態一邊各物質濃度冪次方的乘積與還原態一邊各物質濃度冪次方乘積之比。所以氧化型或還原型的濃度、酸度改變時，則電極電勢φ值必定發生改變，從而引起電動勢E將發生改變。準確測定電動勢是用對消法在電位計上進行的。本實驗只是為了定性進行比較，所以采用伏特計。濃度及酸度對電極電勢的影響，可能導致氧化還原反應方向的改變，也可以影響氧化還原反應的產物。三、儀器和藥品儀器：試管，燒杯，伏特計，表面皿，U形管藥品：2mol·L-1HCl，濃HNO3，1mol·L-1HNO3，3mol·L-1HAc，1mol·L-1H2SO4，3mol·L-1H2SO4，0.1mol·L-1H2C2O4，濃NH3·H2O（2mol·L-1），6mol·L-1NaOH，40%NaOH。1mol·L-1ZnSO4，1mol·L-1CuSO4，0.1mol·L-1KI，0.1mol·L-1AgNO3，0.1mol·L-1KBr，0.1mol·L-1FeCl3，0.1mol·L-1Fe2(SO4)3，0.1mol·L-1FeSO4，1mol·L-1FeSO4，0.4mol·L-1K2Cr2O7，0.001mol·L-1KMnO4，0.1mol·L-1Na2SO3，0.1mol·L-1Na3AsO3，0.1mol·L-1MnSO4，0.1mol·L-1NH4SCN，0.01mol·L-1I2水，Br2水，CCl4，固體NH4F，固體(NH4)2S2O8，飽和KCl四、實驗內容1．電極電勢和氧化還原反應（1）在試管中分別加入少量0.5mL0.1mol·L-1KI溶液和2滴0.1mol·L-1FeCl3溶液，混勻后加入0.5mLCCl4，充分振蕩，觀察CCl4層顏色有何變化？（2）用0.1mol·L-1KBr溶液代替KI進行同樣實驗，觀察CCl4層是否有Br2的橙紅色？（3）分別用Br2水和I2水同0.1mol·L-1FeSO4溶液作用，有何現象？再加入1滴0.1mol·L-1NH4SCN溶液，又有何現象？根據以上實驗事實，定性比較Br2/Br-、I2/I-、Fe3+/Fe2+三個電對的電極電勢相對高低，指出哪個物質是最強的氧化劑，哪個物質是最強的還原劑，并說明電極電勢和氧化還原反應的關系。2．濃度和酸度對電極電勢的影響（1）濃度影響1）在兩支50mL燒杯中，分別加入30mL1mol·L-1ZnSO4和30mL1mol·L-1CuSO4溶液。在ZnSO4溶液中插入Zn片，在CuSO4溶液中插入Cu片，用導線將Zn片和Cu片分別與伏特計的負極和正極相連，用鹽橋連通兩個燒杯溶液，測量電動勢（如圖33所示）。2）取出鹽橋，在CuSO4溶液中滴加濃NH3·H2O溶液并不斷攪拌，至生成的沉淀溶解而形成藍色溶液，放入鹽橋，觀察伏特計有何變化。利用能斯特方程解釋實驗現象。CuSO4+2NH3·H2O=Cu2(OH)2SO4+(NH4)2SO4(NH4)2SO4+2NH3·H2O=2[Cu(NH3)4]2++SO42-+2OH-4、試管中加入鋅粒時，要將試管傾斜，讓鋅粒沿試管內壁滑到底部。六、思考題1、通過本次實驗，你能歸納出哪些因素影響電極電勢？怎樣影響？2、為什么K2Cr2O7能氧化濃HCl中的Cl-離子，而不能氧化濃度比HCl大得多的NaCl濃溶液中的Cl-離子？3、如何將反應KMnO4+KI+H2SO4→MnSO4+I2+H2O設計成一個原電池，寫出原電池符號及電極反應式？4、兩電對的標準電極電勢值相差越大，反應是否進行得越快？你能否用實驗證明你的結論？5、試驗中，對“電極本性對電極電勢的影響”你是如何理解的？6、若用飽和甘汞電極來測定鋅