电解饱和食盐水

电解饱和食盐水 一、实验原理 ++ 在食盐水里氯化钠完全电离，水分子是微弱电离的，因而存在着Na、H、----Cl、OH四种离子。 当接通直流电原后，带负电的OH和Cl移向阳极，带正电 ++的Na和H移向阴极，在这样的电解条件下 ,,阳极(C):2Cl,2e===Cl? 2 ，,阴极(Fe):2H，2e===H? 2 +由于H在阴极上不断得到电子而生成氢气放出，破坏了附近的水的电离平 +-+-衡，水分子继续电离成H和OH，H又不断得到电子，结果溶液里OH的数目相对地增多了。因而阴极附近形成了氢氧化钠的溶液。 电解总反应式:2NaCl，2HO2NaOH，H?，Cl? 2,,,,,22 由原理可知，本次实验中用到的仪器和试剂有:具支U型管、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、碳棒、粗铁钉、导线、直流电源(含电流) 饱和食盐水、淀粉碘化钾试纸、酚酞试液、蒸馏水。 二、实验操作过程与实验现象 电解NaCl水溶液装置 操作步骤: (1)向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约2cm处。 (2)从两管口各滴加2滴酚酞试液。 (3)装上铁阴极和石墨阳极，接通低压直流电源(6-12V)。 实验现象: (1)电极附近有大量气泡。 (2)在阴极区，溶液变红，在阳极区上方，用润湿的KI淀粉试纸试之，试纸变蓝。 三、实验应注意的事项 2+2+1、电解用饱和NaCl溶液在使用前一定要精制，这样可除去其中的Ca、Mg，以避免在阴极附近出现白色混浊现象。方法是:给盛有36g NaCl的烧杯中加入蒸馏水，边加热边搅拌，制成饱和溶液。待稍冷却，滴入2滴酚酞试液，再注入含有NaOH和NaCO各2g的混合溶液至碱性。静置数小时，待沉淀形成后过23 滤，将滤液加热至沸腾，稍冷后滴加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。 2、电解NaCl过程中，在滴入酚酞的溶液表面有时会出现一层白色胶体，这是由于酚酞在饱和溶液中溶解度变小之故。 3、电源电压为12V，如短路，按一下复位键即可。 4、具支U型管用铁架台固定。 5、具支U型管取食盐水不要太多，没过电极即可。 6、淀粉碘化钾试纸使用前，必须润湿。 7、石墨电极及铁钉用完后需要清洗干净。 8、电解结束后，将具支U型管中液体倒入烧杯中，混合均匀，观察现象。 9、实验过程中要小心谨慎，养成科学探究的习惯。在加氯化钠饱和溶液时要离支管口2cm的距离。 四、相关文献与重点文献综述 普通高中课程标准实验教科书(苏教版)化学1(必修1)的专2的第一单元中，涉及氯气的生产原理时有一个电解饱和食盐水的实验 本次实验，对引导学生掌握工业上如何制取氯气的原理有着重要作用。但使用本次装置进行实验，大家发现:需时较长，而且很难在试管里收集到氢气，实验成功率不高。其原因主要有下面几点:一、反应在U型管里进行，使 得离子在两极之间迁移距离过长，造成整个电路的电阻较大，电源功率损耗大，使阴、阳两极产生的气泡较少，很难收集到足够的氢气。二、用铁棒作电极，电阻大，表面积太小，不利于氢气的产生，也难收集到足够的氢气进行验证实验。三、尾气没有及时处理，不符合绿色环保的新理念。 基于这些问题，可以对实验进行探索和改进。探索一:以铁棒为阴极、石墨为阳极，直接插入装有饱和食盐水的烧杯中，发现两极气泡马上增多。这主要是由于电极靠近，离子交换快，电阻变小，电流强度增大，有利于气体的形成。探索二:将阴极换用表面积大的铁皮，生成氢气的量就马上增多，但生成的气泡却很小，呈“雾状”分布于水中，逸出速度很慢。探索三:我们把铁片对折，发现实验现象大有改观，生成的气泡比先前增大，但比较两极后发现，碳棒上生成的气泡比铁片上的大。探索四:尝试着用碳棒作阴极，但是生成氢气的速率又减小。由此说明:粗糙的表面有利于大气泡的生成，但碳棒电阻过大不利于气泡的生成。可以选择用表面粗糙的铁片作阴极，以提高氢气的产生量。探索五:为了较好地收集气体，可以把两个电极放在去了底的试管里，发现气流又有所减少，于是我们采用将阴极放在倒置的漏斗中，发现现象有很大的改观。一者有利于氢气大气泡的形成和收集，电阻也很小。至于氯气，为便于检验和尾气处理，同时减小电阻，采用壁上打孔的塑料管套装阳极的方法，发现效果很好。 实验装置改进后的优点 1、实验装置简单，所需实验仪器几乎每个学校的实验室都能提供。 2、实验操作简单，效果明显，可用作教师演示实验和学生实验，以提高学生学 习的参与度。 3、采用点燃气泡的实验，增加了实验的趣味性，有利于激发学生对化学学习的 积极性。 4、加接尾气处理装置，体现了绿色环保的教育理念。 5、通过教师对实验的改进，有利于引导学生大胆质疑，勇于创新。增强他们实 验探究的意识，让学生学会自己发现问题，解决问题。 五、参考文献 [1] 王良民. 电解饱和食盐水的实验改进[J]. 实验教学与仪器, 2007,(11) . [2] 沈小斌. 适于学生自主探究的电解饱和食盐水装置[J]. 化学教学, 2008,(11) . [3] 蔡东华. 电解饱和食盐水实验装置的改进和分析[J]. 化工职业技术教育, 2008, (04). [4] 罗畅, 杜元珍, 段昌平. 电解饱和食盐水的意外现象及其探究[J]. 化学教育, 2010,(06). [5] 傅献彩， 沈文霞， 姚天扬( 物理化学(北京:高等教育出版社 1990(10.