1、无 机 化 学 实 验 报 告 姓 名 ： 黄 文 轩 学 号 2016018231085 实 验 名 称 ： 氧 化 还 原 和 电 化 学 一 .实 验 目 的 1.理 解 电 极 电 势 与 氧 化 还 原 反 应 的 关 系 2.掌 握 介 质 酸 碱 性 ， 浓 度 对 电 极 电 势 及 氧 化 还 原 反 应 的 影 响 3.了 解 还 原 性 和 氧 化 性 的 相 对 性 4.了 解 原 电 池 的 组 成 及 工 作 原 理 学 习 原 电 池 电 动 势 的 测 量 方法 。 二 .实 验 原 理 1.氧 化 还 原 反 应 的 实 质 是 反 应 物 之 间 发 生 了
2、 电 子 转 移 或 偏移 。 氧 化 剂 在 反 应 中 得 到 电 子 被 还 原 ， 元 素 的 氧 化 值 减 小 ， 还原 剂 在 反 应 中 被 氧 化 ， 元 素 的 氧 化 值 增 大 。 物 质 的 氧 化 还 原 能力 的 大 小 可 以 根 据 对 应 的 电 对 的 电 极 电 势 的 大 小 来 判 断 。 电 极电 势 越 大 ， 电 对 中 的 氧 化 型 的 氧 化 能 力 越 强 ， 电 极 电 势 越 小 ，电 对 中 还 原 型 的 还 原 能 力 越 强 。 根 据 电 极 电 势 的 大 小 可 以 判 断 氧 化 还 原 反 应 的 方 向 。 当
3、氧 化剂 电 对 的 电 极 电 势 大 于 还 原 剂 电 对 的 电 极 电 势 时 ， 即 EMF=E(氧化 剂 ） -E(还 原 剂 ） 0时 ， 反 应 能 正 向 自 发 进 行 。 由 电 极 的 能 斯 特 方 程 式 可 以 看 出 浓 度 对 氧 化 还 原 反 应 的 电 极电 势 的 影 响 ， 298.15K时 E=+0.592VZlgc（ 氧 化 型 ）c（ 还 原 型 ） 1.理解电极电势与氧化还原反应的关系2.掌握介质酸碱性，浓度对电极电势及氧化还原反应的影响3.了解还原性和氧化性的相对性4.了解原电池的组成及工作原理学习原电池电动势的测量方法。二.实验原理1.
4、氧化还原反应的实质是反应物之间发生了电子转移或偏移。氧化剂在反应中得到电子被还原，元素的氧化值减小，还原剂在反应中被氧化，元素的氧化值增大。物质的氧化还原能力的大小可以根据对应的电对的电极电势的大小来判断。电极电势越大，电对中的氧化型的氧化能力越强，电极电势越小，电对中还原型的还原能力越强。根据电极电势的大小可以判断氧化还原反应的方向。当氧化剂电对的电极电势大于还原剂电对的电极电势时，即 =E(氧化剂）-E(还原剂）0 时，反应能正向自发进行。由电极的能斯特方程式可以看出浓度对氧化还原反应的电极电势的影响，298.15K 时E= + lg0.0592 （氧化型）（ 还 原型）溶液的 ph 也会
5、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反应的产物，如MnO4-在酸性，中性，碱性介质中的还原产物分别为Mn2+,MnO2 和 MnO4(2-).一种元素(如 O)有多种氧化态时，氧化态居中的物质（H2O2)一般既可作为还原剂，又可作为氧化剂。2.原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。以饱和甘汞做电极与待测电极组成原电池，用酸度计可以测定原电池的电动势。当有沉淀和配位化合物生成时会引起电极电动势和电池电动势的改变。三.仪器与试剂仪器：试管，烧杯试剂：CuSO4(0.1mol/L) KI(0.1mol/L) CCL4 KMnO4(0.01mol/L
6、),H2SO4(2mol/L) NaOH(6mol/L) NaSO3(0.2mol/L) KIO3(0.1mol/L),NaOH(2mol/L) FeCL3(0.1mol/L) KBr(0.1mol/L) SnCL2(0.2mol/L),KSCN(0.1mol/L) H202(3%) ZnSO4(1mol/L) CuSO4(1mol/L)四.实验步骤1.浓度对氧化还原反应的影响取一支试管，加入 10 滴 0.1mol/LCuSO4 溶液，10 滴0.1mol/LKI 溶液，观察现象，再加入 10 滴 CCL4 充分振摇，观察CCL4 层演的。CuSO4 加入 KI 加入 CCL42.介质酸碱性
7、地氧化还原反应的影响(1)对产物的影响取 3 支试管，分别加入 2 滴 0.01mol/LKMnO4 溶液。在第一支中加 3 滴 2mol/LH2SO4 溶液，第二支中加 6 滴蒸馏水，第三支中加 6 滴 6mol/LNaOH 溶液，然后分别向三支试管中逐滴滴加0.2mol/LNa2SO3 溶液，振摇并观察三支试管中的现象加 KMnO4 加 NaSO3(2)对反应方向的影响取一支试管，加入 10 滴 0.1mol/LKI 溶液和 2-3 滴0.1mol/LKIO3 溶液，混匀后观察现象，再加入几滴2mol/LH2SO4 溶液，观察现象，再逐滴滴加 2mol/LNaOH 溶液使溶液呈碱性，观察现
8、象。加 KI 加 KIO3加 H2SO4 加 NaOH3.利用电极电势判断氧化还原反应的方向(1)取一支试管，加入 10 滴 0.1mol/LKI 溶液和 2 滴0.1mol/LFeCL3 溶液，摇匀后，加入 6 滴 CCL4 充分振摇，观察CCL4 层颜色 加 KI 加FeCL3加 CCL4(2)以 0.1mol/LKBr 溶液代替 0.1mol/LKI 溶液进行同样的实验，观察 CCL4 层颜色。加 KBr 加 FeCL3加 CCL44.利用电极电势判断氧化还原反应进行的顺序取一支试管，加入 10 滴 0.1mol/LFeCL3 溶液和 4 滴0.mol/LKMnO4 溶液，摇匀后再逐滴滴
9、加 0.2mol/LSnCL2 溶液，并不断振摇至 KMnO4 溶液刚一褪色(SnCL2 不能过量） ，加入 1滴 0.1mol./LKSCN 溶液，观察现象。继续滴加 0.2mol/LSnCL2,观察溶液颜色变化。加 FeCL3 加 KMnO4第一次加 SnCL2 加 KSCN第二次加 SnCl25.氧化性和还原性的相对性可选用试剂：0.01mol/LKMnO4. 0.1mol/LKI 3%H2O2,CCL4 2mol/LH2SO4取两支试管，分别加入 H2SO4,然后第一支加 KMnO4,第二支加入 KI,最后第一支加 H2O2,第二支加 H2O2 和 CCL4.左边开始五.实验结论步骤现
10、象 反应机理 反应式1 硫酸铜+碘化钾：溶液变为棕色再加四氯化碳:溶液分层，四氯化碳层为紫色因为铜离子和碘离子反应生成碘化铜沉淀，使反应正方向进行2CuSO4+4KI=2CuI+I2+K2SO42 （1）高锰酸钾中加入硫酸，蒸馏水，氢氧化钠均无明显现象再加入亚硫酸钠：第一支溶液变为无色透明第二支溶液变透明，生成棕色沉淀第三支溶液变浑浊，生成红棕色沉淀(2)碘化钾 +碘酸钾：无明显现象再加入硫酸：溶液（1）高锰酸钾在酸性溶液中氧化性最强，之后是中性溶液，碱性溶液最弱，所以还原产物不同(2)在酸性介质中：氧化性碘酸根离(1)2KMnO4+6NaSO3+4H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Na
11、SO4+N2S2O6+4H2O(2)2KMnO4+3Na2SO3+H2O=3Na2SO4+2MnO2+2KOH(3)2KMnO4+Na2SO3+2NaOH=Na2MnO4+K2MnO4+H2O(1)5 + +6 =3H2O+3I3 +2(2)3I2+6 = +5 +3H3 变为棕色，生成灰绿色沉淀再加入氢氧化钠：沉淀消失，溶液变为淡黄色透明子大于碘单质在碱性介质中：氧化性碘单质大于碘酸根离子2O3 （1）碘化钾+三氯化铁：溶液变为棕黄色再加入四氯化碳：溶液分层，四氯化碳层为紫红色(2)溴化钾 +三氯化铁：溶液变为淡黄色透明再加入四氯化碳：溶液分层，四氯化碳层为无色（1）三价铁会还原碘离子为碘单
12、质，被四氯化碳萃取，四氯化碳溶液显紫色(2) (Fe3+）=0.769(Br2)=1.077不能反应2KI+2FeCL3=2KCL+2FeCL2+I24 三氯化铁+高锰酸钾：溶液变为紫红色再加入二氯化锡：溶液变为棕黄色透（KMnO4)=1.512(Sn4+）=0.151E1=1.361(Fe3+)=0.7692 +SnCL2= +2 +3+ 4+22+明再加入硫氰化钾：溶液变为深红色再加入二氯化锡：溶液褪色，变为无色透明E2=0.618E1E2,所以高锰酸钾先与锡离子反应)=0.535（ 2E=0.234,所以正向反应5SnCL2+2MnO4+16 =5+4+2 +2 +8H2O+102+ 5
13、 第一支试管：硫酸+高锰酸钾：溶液为紫红色再加过氧化氢：溶液腿上色，且有气泡生成第二支试管：硫酸+碘化钾：溶液变为无色透明再加过氧化氢和四氯化碳：溶液分层，上层为橘红色，下层为紫红色（1）高锰酸钾在酸性条件下有强氧化性，过氧化氢具有还原性，所以发生氧化还原反应(2)过氧化氢具有氧化性，碘化钾具有强还原性，所以发生氧化还原反应(1)4 +2KMnO4+5H2O2=+2 +2 +O2+7H2O2+(2)2 +2 +H2O2=I2+2H2O+六.思考题1.何种介质中高锰酸钾的氧化性最强？不同介质中高锰酸钾的还原性产物分别是什么？答：强酸：Mn2+中性：MnO2强碱：锰酸根 MnO4 2-在酸性中,其氧化性最强.高锰酸钾无还原性2.如何判断氧化还原反应的方向？如何判断氧化剂和还原剂的强弱？答：用电极电位判断：正极得电子做氧化剂被还原氧化性较强，负极失电子做还原剂被氧化还原性较强氧化剂氧化性氧化产物 还原剂还原性 还原产物七.氧化还原反应的发生与进行方向1.可以通过电势，吉布斯自由能，氧化性和还原性的强弱判断氧化还原反应是否可以发生。2.可以通过电极电势与反应物氧化还原性强弱来判断氧化还原反应的方向和进行的顺序
