电解饱和食盐水实验报告

电解饱和食盐水实验报告 探究饱和食盐水的电解 【实验目的】1、巩固、加深对电解原理的理解 2、练习电解操作 3、培养学生的分析、推理能力和实验能力 4、培养学生严谨求实的科学品质 5、培养学生的实验室安全意识 【实验猜想】以铜丝或铁钉为阴极，碳棒为阳极，饱和食盐水为电解液，最终 会生成H和Cl2 2 【仪器和试剂】 仪器:具支U型管、玻璃棒、铁架台2个、碳棒、粗铁钉或铜丝、导线、直流电源、玻璃导管、试管、酒精灯、橡胶管、烧杯等。 试剂:饱和食盐水、淀粉碘化钾试纸、酚酞试液、NaOH溶液等。 【看现象得结论】 现象 结论 ，, 有大量气泡生成; 2H，2e===H? 2,, 阴极附近溶液变红; (2HO，2e===2OH，H?) 22阴极(铜丝/铁钉) 收集的气体，在酒精灯处由于该反应使溶液变为碱 点燃，发出爆鸣声。 性，使酚酞变红 ,, 有大量气泡生成; 2Cl,2e===Cl?(部分Cl22 生成的气体有刺激性气溶于水中，水呈现出黄绿色) ,,阳极(碳棒) 味; 2I，Cl===I，2Cl 22 生成气体使湿润淀粉碘 化钾试纸变蓝; 阳极一端溶液慢慢有黄铜丝是金属，在阳极可失电 绿色; 子变为铜离子: 2+ 铜丝断裂，碳棒落入U形Cu,2e=== Cu(蓝色)2+,(实验时用导线捆绑着管底部; Cu + 2OH=== Cu(OH)? 2碳棒，导线中的铜丝与碳切断电源，向阳极滴加几电解后溶液温度升高，则棒相缠绕，碳棒与铜丝都滴NaOH，有蓝色沉淀生Cu(OH)分解为CuO 和HO 2 2 没入电解液中) 成，蓝色沉淀过一会变 黑; U形管发热 以上说明实验猜想是正确的 【实验原理】 1、常见阳离子放电顺序: +2++2+3+2+2+2+2++2++2+K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)，Cu、Ag、Au ———————————————————————————? 逐渐增强 常见阴离子放电顺序: 3-----2-2-SO、NO、OH、Cl、Br、I、S 4 ————————————————? 逐渐增强 + , ， , 饱和食盐水中的离子有Na、Cl、H、OH，按照放电顺序，阳离子应该是H， - 先放电，被还原为H，阴离子应该是Cl先放电，被氧化为Cl。 2 2 电池总反应: 通电 2NaCl+2HO —? 2NaOH + Cl?+ H? 222 2、由于H密度比空气小，则用向上排空气法收集，并用爆鸣法验证 2 ,, Cl为黄绿色气体，有刺鼻性气味，有毒，且由于2I，Cl===I，2Cl，I遇2 222 淀粉后，显紫色，则用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，检验结果为湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。该气体为污染性酸性气体，则用NaOH吸收尾气。 【实验步骤】 取药品—?组装仪器—?检查装置气密性(检查方法如下)—?装药品(取70—80ml饱和食盐水，滴加2-3D酚酞，在烧杯混匀后再倒入U形管中)—?检查气密性—?通电开始反应(20-30V)—?检验产物 具支U形管检查气密性方法: 1、U形管上面一个大口和左右两端的两个小口塞紧，从另一个大口向U形管里 面加水，若水面在另一端缓慢上升，最后两边液面相平，则漏气;如果两边 的液面始终不能在同一水平线上，则说明不漏气。这是物理上的“连通器” 原理。 2、或者将U形管内倒入适量水，上面两个大口塞住，左右两个小口连接导管， 其中一端堵住，另一端导管上下移动，若U形管内液面上下浮动，则说明气 密性好。 【实验探究】 1、若阴阳两电极调换，可以吗,如果调换，会发生什么, 答案:不可以。如果调换，阳极为铜丝或铁钉，阴极为碳棒。阳极发生氧化反，应，金属做阳极电解时，失电子成为离子进入溶液而被损耗，阴极H放电生成，,H,因H放电破坏了水的电离平衡，致使溶液中OH浓度增加，这两种金属离子2,均与OH不能共存而生成沉淀。如:用铜丝，则生成Cu(OH)沉淀，Cu(OH)受 2 2 2，2，,热分解为CuO;用铁钉，Fe失电子成为Fe，Fe与OH生成Fe(OH)沉淀，Fe(OH)22不稳定，易被空气中的O或电解液中的O氧化成Fe(OH)而发生白色—?灰绿色223 —?红褐色的颜色变化。 2、阳极放出的气体不能使湿润的淀粉碘化钾试纸改变颜色是为什么,如果要进一步检验放出的气体，如何改进实验装置, 答案:阳极放出的气体不能使湿润的淀粉碘化钾试纸改变颜色是食盐水浓度不,够或者通电时间还不够。在极稀的食盐水中，Cl浓度很小，溶液的导电能力也,较弱，Cl放电的速率慢且生成Cl的量又少，故不易使试纸变蓝。若要检验放2 出的气体，可把食盐水配得更浓或者继续通电一段时间。 3、电解饱和食盐水时，有些小组的U形管内，阳极一段溶液变为浅绿色，且有 少量白色沉淀生成，随后出现黑色物质，U形管摸起来发热，这些现象是为什么, 答案:浅绿色可能是氯气溶于水，也可能是导线中的铜被氧化为铜离子，与其混在一起显示出的颜色。铜离子与氢氧根反应为氢氧化铜后由于受热分解为黑2， 2， , 色的氧化铜;白色沉淀可能是Ca、Mg等杂质离子与OH反应生成的沉淀。说明电解前，饱和食盐水需要精制。 【注意事项】 1、U形管中食盐水不宜过多，没过电极即可 2、石墨和铁钉、铜丝，在实验前后都要清洗干净 3、实验，导线应尽量不要放入电解液中 4、若U形管上橡胶塞处漏气，则应涂抹凡士林或滴石蜡封住。 【实验创新】 如图所示，用一个底部装有两个惰性电极的塑料水槽中装入一定量的饱和食盐水并滴加2-3D酚酞，将两支装满饱和食盐水的试管分别倒扣在两个电极上，接通电源。可以看到，阴极上产生的是无色气体，阳极上产生的是黄绿色气体，且两试管内气体体积一样多。切断电源后，取出阳极试管，在管口用湿润的KI淀粉试纸检验，气体使试纸变蓝，证明阳极产生的气体是氯气;取出阴极试管，管口靠近酒精灯，发出爆鸣声，说明阴极产生的气体是氢气。 改进后的优点: 1、使电解在一个密闭系统中进行，有效防止有毒气体的排放 2、实验中对氢气和氯气体积关系一目了然 3、该装置还可以用于其他许多电解实验，如电解水、氯化铜溶液等 【参考文献】 王磊.中学化学实验及教材研究[M]. [1] [2]顾晓琴，唐生岳.电解饱和食盐水演示实验的绿色化设计.实验设计，2004， 11. [3]杨帆，张凤桂，袁延新.用铜电极电解饱和食盐水实验的深度研究.化学教育，2009，10. [4]刘怀乐.从电解食盐水实验获得的理念[J].化学教育，2002，3.