海南大学：《无机化学实验》课程教学课件（PPT讲稿）07 氧化还原反应与电化学

氧化还原反应与电化学 无机化学实验教学团队

氧化还原反应与电化学 无机化学实验教学团队

实验目的 ■理解电极电势与氧化还原反应的关系。 ■掌握介质酸碱性、浓度对电极电势及氧化 还原反应的影响。 ■了解还原性和氧化性的相对性。 ■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

◼ 理解电极电势与氧化还原反应的关系。 ◼ 掌握介质酸碱性、浓度对电极电势及氧化 还原反应的影响。 ◼ 了解还原性和氧化性的相对性。 ◼ 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。 一、实验目的

海南 二、实验原理 ■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。 ■物质的氧化还原能力的大小可以根据对应电对的电极电势 大小来判断： 电极电势越大，电对中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E=Eox-Ed>0时，反应能正向进行； EMr=Eox-Eed<0时，反应将反向进行

◼ 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。 ◼ 物质的氧化还原能力的大小可以根据对应电对的电极电势 大小来判断： 电极电势越大，电对中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 EMF=Eox-Ered>0 时，反应能正向进行； EMF=Eox-Ered<0 时，反应将反向进行。 二、实验原理

而电极的电极电势大小又受氧化剂、还原剂及溶液H 的影响。 0.0592 Eas/red Fox/red+ 1g Cox 'red 介质的酸碱性也会影响某些氧化还原反应的产物以及反 应的方向，如MnO4在酸性、中性、碱性介质中的还原产 物分别为Mn2+、MnO2、MnO42。 一种元素（如O)有多种氧化态时，氧化态居中的物质 (如HO2)一般既可作为还原剂有可作为氧化剂。 原电池是利用氧化还原反应将化学能转换为电能的装 置

而电极的电极电势大小又受氧化剂、还原剂及溶液pH 的影响。 介质的酸碱性也会影响某些氧化还原反应的产物以及反 应的方向，如MnO4 -在酸性、中性、碱性介质中的还原产 物分别为Mn2+ 、MnO2、MnO4 2-。 一种元素（如O）有多种氧化态时，氧化态居中的物质 （如H2O2）一般既可作为还原剂有可作为氧化剂。 原电池是利用氧化还原反应将化学能转换为电能的装 置。 red o x o x red o x red c c z E E lg 0.0592 / = / + 

三、仪器与试剂 31仪器：试管、烧杯。 3.2试剂CuS04(0.1mol·L-1), KI(0.1mol·L-1), CCl4, KMnO4(0.01mol·L-1), H2S04(2mol·L-1), NaOH (6mol/L), Na2SO3 (0.2mol/L), KIO;(0.1mol/L), NaOH(2mol/L), FeCls (0.1mol/L), KBr(0.1mol/D, SnCl2 (0.2mol/L), KSCN (0.1mol/L), H2O2(3%), ZnSO4 (1mol/L), CuSO4(1mol/L)

3.1 仪器：试管、烧杯。 3.2 试剂 CuSO4（0.1mol·L-1）， KI（0.1mol·L-1）， CCl4， KMnO4（0.01mol·L-1）， H2SO4（2mol·L-1）， NaOH（6mol/L）， Na2SO3（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）， H2O2（3%）， ZnSO4（1mol/L）， CuSO4（1mol/L）。 三、仪器与试剂

四、实验步骤 ·1、浓度对氧化还原反痘的影响 CuSO4溶液（浅蓝色） KI溶液（无色） CC14(无色) 2CuSO+4KI=2CuI+I2 2K2SO4 反应生成棕黄色沉淀 I一的还原性大于Cu+的还原性，因此发生氧化还原反应生成 CuI和I2,CuI为白色沉淀，吸附I2呈现棕黄色。 加CCI4摇震，L2易溶于非极性溶剂（相似相溶），溶液分层，上 层为橙黄色，下层为紫红色且有白色沉淀

⚫ 四、实验步骤

■2、个质的酸碱性对氧化还原反应的影响 ■对产物的彩响 KMO4溶液分别在酸性，中性和碱性条件下的氧化能力是不同的： 酸性：2MnO4+6Ht+5S032=2Mn2+5S042-+3H,0 溶液无色 中性：2MnO4+H0+S032-=2MnO2(棕色)+3S042-+2OH溶液棕黄色 碱性：MnO4+S0,2+2OH=2MnO42-+SO42-+H0 溶液绿色 氧化剂氧化能力随着PH的增加而下降

◼ 2、介质的酸碱性对氧化还原反应的影响 ◼ 对产物的影响 KMnO4溶液分别在酸性，中性和碱性条件下的氧化能力是不同的： 酸性： 2MnO4 -+6H++5SO3 2-=2Mn2++5SO4 2-+3H2O 溶液无色 中性： 2MnO4 -+H2O+SO3 2-=2MnO2 (棕色)+3SO4 2-+2OH- 溶液棕黄色 碱性： MnO4 -+SO3 2-+2OH-=2MnO4 2-+SO4 2-+H2O 溶液绿色 氧化剂氧化能力随着PH的增加而下降

■2、介质的酸碱性对氧化还原反应的影响 ■对反应方向的影响 KI溶液和KIO3溶液后分别在中性，酸性和碱性条件下混合的氧化能力是 不同的： 中性：KI+KIO3≠ 溶液无变化 酸性： I03+5+6H→3L2(S)+3H20 立即有灰褐色沉淀生成 碱性： 平衡向左移动 I,+60H-=51-+IO+3H2O 灰褐色的沉淀逐渐减少 L2+I=I3（黄色) 最后得到黄色溶液

◼ 2、介质的酸碱性对氧化还原反应的影响 ◼ 对反应方向的影响 KI溶液和KIO3溶液后分别在中性，酸性和碱性条件下混合的氧化能力是 不同的： 中性： KI + KIO3≠ 溶液无变化 酸性： IO3 - + 5I - + 6H+ → 3I2 (s) + 3H2O 立即有灰褐色沉淀生成 碱性： 平衡向左移动 I2+6OH-=5I -+IO3 -+3H2O 灰褐色的沉淀逐渐减少 I2+I-=I3 -（黄色） 最后得到黄色溶液

■3、利用电极电势判断氧化还原反应的方向 △G=-nFE池 1)△G0， 2）△G=0,E池=0， 3)△G>0,E池EeFe3+/Fe2+=0.769V,E2/I)=0.536V: E0(Fe3+/Fe2+)>E0 (I2/I) 2Fe3++2I=2Fe2++L2(s) 溶液中有灰褐色的沉淀 加CCL4摇震 底部溶液为紫红色，上层溶液为棕黄 >EFe3+/Fe2+=0.769V,E9Br2/Br-)=1.077V: E0(Fe3+/Fe2+)<E0(Br2/Br-) 2Fe3++Br→不反应 溶液无变化，CCL4层无色

◼ 3、利用电极电势判断氧化还原反应的方向 G = - nFE池 1）G 0, 2）G ＝ 0, E池＝ 0, 3） G > 0, E池 E (I2 / I－ ) 2Fe3++2I -=2Fe2++I2 (s) 溶液中有灰褐色的沉淀 加CCI4摇震 底部溶液为紫红色,上层溶液为棕黄 ➢ E (Fe3+/Fe2+) = 0.769 V ， E (Br2 / Br－ ) =1.077V： E (Fe3+/Fe2+)< E (Br2 / Br－ ) 2Fe3++Br-→不反应 溶液无变化，CCl4层无色

■4、利用电极电势判断氧化还原反立的顺序 ■KMnO,的氧化性大于FeCl3.KMnO4首先与还原剂SnCL2反应： 4MnO4+5Sn2++10CI+32H+=5Sn4++5CI,+4Mn2++16H,O 紫色退去，显示FcCl溶液的黄色。 ■加入KSCN溶液， Fe3+6SCN-=[Fe(SCN)6]3 溶液由黄色变为血红色 Fe3+和SCN结合形成血红色络合物 ■再逐滴加入SnCL2 SnCL,+2FeCI3=SnCI+2FeCI, 血红色褪去，溶液变为无色 Sn2+把Fe3+还原为Fe2+,溶液接近无色

◼ 4、利用电极电势判断氧化还原反应的顺序 ◼ KMnO4的氧化性大于FeCl3， KMnO4首先与还原剂SnCI2反应： 4MnO4 -+ 5Sn2+ + 10 CI-+ 32H+ =5Sn4++5CI2+4Mn2++16H2O 紫色退去，显示FeCl3溶液的黄色。 ◼ 加入KSCN溶液， Fe3+ + 6SCN- = [Fe(SCN)6 ] 3- 溶液由黄色变为血红色 Fe3+和SCN-结合形成血红色络合物 ◼ 再逐滴加入SnCL2 SnCI2+2FeCI3=SnCI4+2FeCI2 血红色褪去，溶液变为无色 Sn2+把Fe3+还原为Fe2+，溶液接近无色