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技術文章
Technical articles
更新時間：2017-12-13
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實驗目的
1. 加深理解電極電勢與氧化還原反應的關系。
2. 加深理解溫度、反應物濃度對氧化還原反應的影響。
3. 了解介質的酸堿性對氧化還原反應產物的影響。
4. 掌握物質濃度對電極電勢的影響。
5. 學會用pHS-25型酸度計的“mV”部分，粗略測量原電池電動勢的方法。
實驗原理
本實驗采用pHS-25型pH計的mV部分測量原電池的電動勢。原電池電動勢的測量常用電位差計，而不能用一般的伏特計。因為伏特計與原電池接通后，有電流通過伏特計引起原電池發生氧化還原反應。另外，由于原電池本身有內阻，放電時產生內壓降，伏特計所測得的端電壓，僅是外電路的電壓，而不是原電池的電動勢。當用pH計與原電池接通后，由于pH計的mV部分具有高阻抗，使測量回路中通過的電流很小，原電池的內壓降近似為零，所測得的外電路的電壓降可近似地作為原電池的電動勢。因此，可用pH計的mV部分粗略地測量原電池的電動勢。
儀器、藥品及材料
儀器：pHS-25型酸度計
藥品：
酸：H2SO4(3.0mol·L-1)，H2C2O4(0.1mol·L-1)，HA c(1.0mol·L- 1)
堿：NaOH(2.0mol·L-1)
鹽： 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，藍石蕊試紙，鹽橋，Cu電極，Zn電極，溫度計
實驗內容
1. 電極電勢與氧化還原反應的關系
（1）在試管中加入0.1mol·L-1 KI溶液0.5mL和0.1mol·L-1 FeCl3溶液2~3滴，觀察現象。再加入0.5mL CCl4，充分振蕩后觀察CCl4層的顏色。寫出離子反應方程式。
（2）用0.1mol·L-1 KBr溶液代替0.1mol·L-1 KI溶液，進行同樣的實驗，觀察現象。
根據(1) 、(2)實驗結果，定性比較Br2/Br- 、I2/I- 、Fe3+/Fe2+三個電對電極電勢的大小，并指出哪個電對的氧化型物質是強的氧化劑，哪個電對的還原型物質是強的還原劑。
（3）在兩支試管中分別加入I2水和Br2水各0.5mL，再加入0.1mol·L-1 FeSO4溶液少許及0.5mL CCl4，搖勻后觀察現象。寫出有關反應的離子方程式。
根據(1)、(2)、(3)實驗結果，說明電極電勢與氧化還原反應方向的關系。
（4）在試管中加入0.1mol·L-1 FeCl3溶液4滴和0.01mol·L-1 KMnO4溶液2滴，搖勻后往試管中逐滴加入0.1mol·L-1 SnCl2溶液，并不斷搖動試管。待KMnO4溶液褪色后，加入0.1mol·L-1 KSCN溶液1 滴，觀察現象，繼續滴加0.1mol·L-1 SnCl2溶液，觀察溶液顏色的變化。解釋實驗現象，并寫出離子反應方程式。
2．濃度、溫度、酸度對電極電勢及氧化還原反應的影響
（1）濃度對電極電勢的影響
在兩只50mL燒杯中，分別加入30mL 1.0mol·L-1 ZnSO4溶液和1.0mol·L-1 CuSO4溶液。在CuSO4溶液中插入Cu電極，在ZnSO4溶液中插入Zn電極，并分別與pH計的“+”、“-” 接線柱相接，溶液以鹽橋相連。測量兩極之間的電動勢。
用0.1mol·L-1 ZnSO4代替1.0mol·L-1 ZnSO4 ，觀察電動勢有何變化，解釋實驗現象，說明濃度的改變對電極電勢的影響。 圖6-1 Cu-Zn原電池
（2）溫度對氧化還原反應的影響
A、B兩支試管中都加入0.01mol·L-1 KMnO4溶液3滴和3.0mol·L-1 H2SO4溶液5滴，C、D兩支試管都加入0.1mol·L-1 H2C2O4溶液5滴。將A、C試管放在水浴中加熱幾分鐘后混合，同時，將B、D試管中的溶液混合。比較兩組混合溶液顏色的變化，并做出解釋。
（3）濃度、酸度對氧化還原反應的影響
在兩支試管中，分別盛有0.5mol·L-1和0.1mol·L-1的Pb(NO)3溶液各3滴，都加入1.0mol·L-1 HAc溶液30滴，混勻后，再逐滴加入約26~28滴Na2SiO3(d=1.06)溶液，搖勻，用藍色石蕊試紙檢查，溶液仍呈酸性，在90℃水浴中加熱(切記：溫度不可超過90)℃，此時，兩試管中均出現膠凍。從水浴中取出兩支試管，冷卻后，同時往兩支試管中插入表面積相同的鋅片，觀察兩支試管中“鉛樹”生長的速度，并作出解釋。
3. 介質酸、堿度對KMnO4還原產物的影響
（1）在試管中加入0.1mol·L-1 KI溶液10滴和0.1mol·L-1 KIO3溶液2~3滴，觀察有無變化。再加入幾滴3.0mol·L-1 H2SO4溶液，觀察現象。再逐滴加入2.0mol·L-1 NaOH溶液，觀察反應的現象，并作出解釋。
（2）取三支試管，各加入0.01mol·L-1 KMnO4溶液2滴；*支試管加入5滴3.0mol·L-1 H2SO4溶液，第二支試管中加入5滴H2O，第三支試管中加入5滴6mol·L-1 NaOH溶液，然后往三支試管中各加入0.1mol·L-1的Na2SO3溶液5滴。觀察實驗現象，并寫出離子反應方程式。
4. H2O2的氧化還原性
（1）在離心試管中加入0.1mol·L-1 Pb(NO3)2溶液1mL，滴加0.1mol·L-1 Na2S溶液1~2滴，觀察PbS沉淀的顏色。離心分離，棄去清液，用水洗滌沉淀1~2次，在沉淀中加入3% H2O2，并不斷攪拌，觀察沉淀顏色的變化。說明H2O2在此反應中起什么作用？寫出離子反應方程式。
（2）用0.01mol·L-1 KMnO4、3mol·L-1 H2SO4、3% H2O2，設計一個實驗，證明在酸性介質中KMnO4能氧化H2O2的事實。
5. 設計實驗
用0.01mol·L-1 KMnO4、0.1mol·L-1 NaNO2、3.0mol·L-1 H2SO4、0.1mol·L-1 KI及淀粉溶液設計實驗，驗證NaNO2既有氧化性又有還原性。
思考題
1. 為什么H2O2既有氧化性又有還原性？在何種情況下作氧化劑？在何種情況下作還原劑？
2. 介質的酸堿性對哪些氧化還原反應有影響？
3. 如何用實驗證明KClO3、K2Cr2O7等溶液在酸性介質中才有氧化性。
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