为什么氧化剂经常要强调在酸性溶液中使用?

2023年05月29日 阅读量:172

溶液的酸碱性对许多化学反应有很大的影响,在中学化学教学中经常会遇到这样的例子:

•少量氯气由Mno2与浓盆酸反应制备:

MnO2 +4 H+ + 2Cl- = Mn2++ 2H2O+Cl2

•酸性KMno4溶液通常用于检测乙烯。

•用Cu(OH)2强碱性溶液检测醛基。

在氧化还原反应系统中,溶液酸碱性的影响有很多方面。综上所述,中学化学课程主要包括以下几个方面。

(1)影响氧化还原反应的程度

氧化还原反应的程度与氧化剂和还原剂的强度有关。氧化 该剂的氧化性越强,还原剂的还原性越强,氧化还原反应越完全。氧气 Cl2等化还原反应+2Br-= 2Cl-+Br2由两种“半反应”(又称电极反应)组成。

Cl2 + 2e- = 2Cl-

2Br-2e-= Br2

两个半反应电极电势的差值(电势)可以判断其反应趋势和完整性。电极电势是氧化剂和还原剂强度的重要定量标准,电势是氧化还原反应程度的重要测量。

严宣申教授曾假设,在达到平衡时,生成物浓度分别为反应物浓度的100 双重反应被认为是完全反应,当达到平衡时,反应物浓度分别为生成物浓度的100倍。根据这一假设,氧化还原反应可分为如表所示 三种类型如2-10所示。

通常,人们判断氧化还原反应的倾向和完整性。例如,实验 用盐酸和Mno2制作Cl2、K2Cr2O7、KMno4等反应。

因此,只有KMno4氧化HCL才能在标准状态下自发进行,而K2Cr2o7、 很难对Mno2和HCl做出反应。

反应Mno2+2Cl-+4H+= Mn2++Cl2 + 2H2O:

如果反应自发进行,则必须是E ≥计算发现E ≥0要求c( H+)≥5. 3 mol • L-1, 故浓盐酸(12 mol • L-氯气可与Mno2反应制备,实验室可通过上述反应制备 加热氯气的目的是提高反应速率。

上述实验事实表明,有H 或者在氧化还原反应中,溶液酸碱性 变化会改变氧化剂的氧化性或还原剂的还原性,从而影响氧化还原 反应的程度,甚至改变反应的方向。
如反应3I2 + 6OH-=IO3-+ 5I-+ 3H2O在碱性溶液中反应正向,在酸性溶液中反应逆向。

对于KMno4作为氧化剂的反应,溶液的酸度对其氧化强度有很大的影响 响。

因为反应Mno4- +8H++5e- =Mn2++4H2O的电极电势是

计算结果表明,如果H+或OH-如果出现在电对的半反应中,浓度会发生变化 电对的电极电势会发生变化,也就是说,氧化剂或还原剂的强度会发生变化。酸性KMno4溶液通常用作中学化学实验中的氧化剂,以增强KMno4的氧化性能。

(2)影响氧化还原反应的产物

这样的化学实验可以很好地解释溶液酸碱对氧化还原反应产物的反应 影响:在三个烧杯中加入稀硫酸、蒸馏水和浓氢氧化钠溶液,然后 加入KMno4溶液等体积,然后分别滴加亚硫酸钠溶液,同时不断进行 搅拌。我们能看到:

(1)KMno4的紫红色消失在含有稀硫酸的烧杯中, 获得无色透明液体;

(2)KMno4的紫红色在装有蒸馏水的烧杯中消失, 棕色沉淀;

(3)KMno4的紫红色消失在含有浓氢氧化钠溶液的烧杯中 获得绿色溶液。

在酸性、中性和碱性介质中,也是高锰酸钾和亚硫酸钠的反应 不同的是,这表明产品是不同的。为什么会这样?由于溶液的酸度会改变氧化还原反应的产物。

•在酸性介质中,高锰酸根被亚硫酸根还原为Mn2+,所以它的紫色褪去了,生了 成的Mn2+浓度大的时候是粉红色的,浓度小的时候看不到颜色,所以 溶液看起来无色透明。反应的离子方程是

2MnO7 + 5 SO32-+ 6H+ = 2Mn2+十 5SO42-+ 3H2O

•在中性介质中,高锰酸根被亚硫酸根还原为Mno2,因此其紫红色褪色, 获得棕色Mno2沉淀。反应的离子方程是

2MnO4- + 3SO32-+ H2O= 2MnO2 + 3SO42- + 2OH-

•在强碱性介质中,高锰酸钾被亚硫酸根还原为Mno42-,所以它的紫红色褪色了 去,得到绿色Mno42-,所以溶液是绿色的。反应的离子方程是

2MnO4- + SO32- + 2OH-=2MnO42-+ SO42-+ H2O

在中学化学课程中,不同产物在不同的酸碱溶液中氧化还原反应 还有很多例子。例如,当Cl2与碱溶液反应时,在稀碱中产生ClO-,浓碱中生 成ClO3-;Fe3+与S2-在溶液中反应时,在酸性介质中产生Fe2+和S在碱性介质中获得Fe2S3、Fe(OH)3、FeS、S等,反应比较复杂。

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