电解食盐水

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范文一:电解食盐水

电解食盐水

通电后,食盐水中的氯化钠(NaCl)与水(H2O)发生电离,分别在阴极与阳极生成氢气与氯气。剩下的氢氧根离子与钠离子结合生成氢氧化钠分子。

工业上常常用电解食盐水制取氢氧化钠。由于氯离子与氢氧化钠溶液如果接触会生成NaCl和NaClO(次氯酸钠),工业制氢氧化钠使用离子交换膜(不允许带负电的氯离子或氯气通过)隔绝氯离子与氢氧化钠。

另外,次氯酸钠有很强的氧化性,它的盐类可以作漂白剂与杀毒剂。

工业上利用2NaCl+2H?O===通电====2NaOH+H?↑ +Cl?↑ 原理,制取烧碱、氯气和氢气。(烧碱即为氢氧化钠)[1]

而氯气可以和和氢气反应:H?+Cl?===点燃或光照===2HCl。生成的HCl气体溶于水便是盐酸了。

在上面的电解饱和食盐水的实验中,电解产物之间能够发生化学反应,如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO与NaCl,H?和Cl?混合遇火能发生爆炸。在工业生产中,要避免这几种产物混合,常使反应在特殊的电解槽中进行。

实验强调电解饱和食盐水,既加快反应速率,同时也因为氯气在饱和食盐水中的溶解量较小。

饱和食盐水:常温下,100克水里最多可以溶解食盐(NaCl)36克!

如果在一百克水里加入36克食盐,配成食盐溶液(或叫食盐水),并且该溶液不能继续溶解食盐,这样的溶液叫饱和溶液,因为溶质是食盐,所以叫饱和食盐水!

把氯化钠加到蒸馏水中,当固体不再溶解时就制成了饱和食盐水。

这是侯式制碱法 (1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 (2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓ 原理 侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的,离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀,气体和难电离的物质生成。他要制纯碱(Na2CO3),就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度较小,所以先制得NaHCO3。再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子,所以就在饱和食盐水中通入氨气,形成饱和氨盐水,再向其中通入二氧化碳,在溶液中就有了大量的钠离子,铵根离子,氯离子和碳酸氢根离子,这其中NaHCO3溶解度最小,所以析出,其余产品处理后可作肥料或循环使用。

范文二:电解饱和食盐水

电解饱和氯化钠溶液 姓名***

, *级*班第*实验小组,学号„„,电话187„„

一、实验原理

因在饱和氯化钠溶液里存在着Na+、H+和Clˉ、OHˉ,当接通直流电源后,Clˉ、OHˉ移向阳极,Na+、H+移向阴极。阳极Cl-比OHˉ较易失电子被氧化,生成Cl2。阴极,H+比着Na+较易得电子被还原,生成H2,所以在阴极附近水的电离平衡被破坏,溶液里的OHˉ数目相对增多,反应方程式如下

阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 阴极:2H++2e-===H2↑

总反应式:2NaCl+2H2O2NaOH+

H2↑+Cl2↑

本次实验中,我们用碳棒做阳极材料,铁钉做阴极材料。用10—15V直流电压。

二、实验操作和现象

向U形管里倒入适量饱和食盐水,插入一根碳棒作阳极,一根铁钉作阴极。同时在U形管的两端各滴入几滴酚酞试液,并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳 极放出的气体。

接通直流电源后,注意U形管内发生的现象,可以看到两极都有气体放出,阳极放出的气体有刺激性气味,且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。同时发现阴极附近溶液变红。从实验现象看,阳极产生气体为Cl2,阴极附近有碱性物质产生,并有氢气放出。

将阴阳两极电极材料对换,在阳极铁钉将会不断被损耗,阴极仍会有气体生成,电解液中出现灰绿色沉淀。原因金属Fe做阳极电解时,Fe优先失电子成为Fe2+进入溶液而被损耗,阴极H+放电生成H2,因H+放电破坏了水的电离平衡,致使溶液中OH-浓度增加,Fe2+在溶液中向阴极移动与OH-结合生成Fe(OH)2

白色沉淀,Fe(OH)2不稳定,迅速转化为灰绿色,所以我们观察到的是灰绿色这时在阳极滴加无色硫氰化钾溶液,会溶液变为血红色,这时因为Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+。

三、注意事项

1.电解食盐水的过程中,在滴入酚酞的溶液表面会出现一层白色胶体,这是由于酚酞在饱和氯化钠溶液中溶解度。

2..长时间通氯气,KI淀粉试纸在变蓝后又变白,这是因为过量的氯气和碘单质继续反应生成碘酸的缘故。

四、重点文献综述

1.按教材所述的方法———用石墨电极电解饱和食盐水学生已经没有多大的新鲜感了,如果用下述的方法———用铜作电极电解饱和食盐水,学生可以观察到许多趣味现象。如图,试管里盛有约1/2体积的饱和食盐水,剥开电话用的导线两端,露出一红一蓝塑料包裹的铜丝。导线的一端伸入饱和食盐水中,另一端跟2个1号(或5号)干电池的两极相连接,电解饱和食盐水立即开始,可观察到的趣味现象如下:

(1)液面下跟电池负极相连的铜丝(阴极)变黑,同时伴有大量气泡(H2)产生;跟电池正极相连的铜丝(阳极)的色光泽(紫红色)不变,只是铜丝由粗变细。

(2)溶液导电开始的30秒内,略显白色浑浊,然后开始呈现橙黄色浑浊,进而生成较多的橙黄色沉淀。由于有大量的气泡外逸,不溶性的橙黄色沉淀实际是聚集在液面上。(电解饱和食盐水的趣味实验,刘怀乐)

2.普通高中课程标准实验教科书(苏教版)化学1(必修1)的专题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(图2-2)。这个实验,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。按课本装置进行实验,需时较长,而且很难在试管里收集到氢气,实验成功率不高。分析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,我们对实验进行了探索和改进。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。于是我们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,我们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。(电解饱和食盐水实验的改进,吕文阳)

五、参考文献

1刘怀乐.电解饱和食盐水的趣味实验[J].教学仪器与实验,2007年.

2.李永虹.电解饱和食盐水及其应用[J].化学教学,2007年01期

3.袁世全,冯涛.实验电解法[M].北京.华夏出版社.1990.第1169页

范文三:电解饱和食盐水

电解饱和食盐水

洪浩

2011级化学一班第三实验小组 邮箱:809250023@qq.com

一、实验目的

1.掌握演示电解饱和食盐水实验操作技能;

2.初步掌握电解饱和食盐水实验的讲解方法。

二、实验原理

1.电解饱和食盐水

++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-===Cl2↑

阴极(Fe):2H++2e-===H2↑

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+2H2O===2NaOH+H2↑+Cl2↑

实验装置如图

2.水的电解

(1)电解液的配制

配制约200mL15%NaOH溶液:秤取35.2gNaOH固体,溶解在200mL的水中,溶解后作为电解质溶液。

(2)打开霍夫曼电解水器上部两个旋钮,由贮液器加15%的NaOH溶液到刻度中最高刻度处,赶尽气泡后关闭旋钮,连接导线与直流低压电源。

(3)阴极反应:2H++2e→H2↑

阳极反应:4OH--4e→2H2O+O2 通电 总反应:2H2O=2H2↑+O2↑

(4)电解实验装置如图:

(5)接通电源,调节电压为20V时,可看到刻度管内有大量气泡,观察两侧气体的体积读数。

三、实验器材和药品

仪器:具支U型管、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、石墨电极、铁电极、导线、直流电源(含电流表)橡胶管、玻璃管、镊子。

药品:饱和食盐水、淀粉碘化钾试纸、酚酞试液、蒸馏水、

固体NaOH、酚酞试剂、淀粉KI试纸、饱和NaCl溶液、KSCN试剂、稀H2SO4。

四、实验步骤

1.饱和NaCl溶液的电解

向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约2cm处,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,装上铁阴极和石墨阳极,接通低压直流电源(24V),观察实验现象。

实验现象:可看到两个电极附近都有大量气泡。在阴极区,溶液变红,在阳极区具支U形管口用润湿的淀粉KI试纸试之,变蓝。阴极区的气体点燃有黄色火焰并伴有微弱爆鸣声。

2.不换溶液在上述实验基础上反接阴极和阳极。

接通电源,观察实验现象,并检验反应产物。关闭电源,将具支管内的灰绿色沉

淀倒入试管,加入几滴稀H2SO4,震荡至沉淀溶解,滴加KSCN试剂,振荡,观 察溶液颜色变化。

实验现象:发现在铁电极的一侧出现白色絮状沉淀,并且沉淀向下移动,在具支U型管底部慢慢变为灰绿色,将具支管内的灰绿色沉淀倒入试管,加入几滴稀H2SO4,震荡至沉淀溶解,此时溶液为黄色,滴加KSCN试剂,振荡,溶液由黄色变为血红色。阴极产生气泡,点燃火焰为黄色并伴有微弱的爆鸣声。

3.更换新的饱和NaCl溶液,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,反接(铁电极做阳极,石墨电极做阴极)。接通电源,观察实验现象。

实验现象:铁电极附近溶液变黄,且黄色渐渐向下移动,在具支U形管底部生成灰绿色沉淀。用湿润的淀粉KI试纸在Fe电极具支U型管口检验,未变色。在石墨电极上有气泡产生,经点燃,有黄色火焰并伴有轻微的爆鸣声。

4.更换新的饱和NaCl溶液,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,石墨电极做阳极并将石墨电极连有的铁丝一并浸入电解质溶液中,铁电极做阴极。接通电源,观察实验现象。

实验现象:电解时发现石墨电极上有气泡产生,用湿润的淀粉KI试纸检验 变蓝,石墨电极附近溶液变黄,将石墨电极具支管内的溶液倒入试管,加入几滴稀42SOH,震荡,此时溶液为黄色,滴加KSCN试剂,振荡,溶液由黄色变为血红色。在铁电极上有气泡产生,并且铁电极附近的溶液变红,点燃气体有黄色火焰并伴有微弱爆鸣声。

五、实验注意事项

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Ca2+、Mg2+,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Na2CO3各2g的混合溶液至碱性。静置数小时,待沉淀形成后过滤,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。

六、相关文献综述

实验能力和实验操作规范是职业教育教学的核心,但在现行课本中有不少演

示实验或学生实验未能很好体现这一教学理念,有些实验的设计不太合理,甚至有些实验会严重污染教室环境。 “电解饱和食盐水”实验便是其中一例,电解

食盐水会生成氢气、氯气和氢氧化钠。氢气易燃,氯气有毒,氢氧化钠有腐蚀性,所以需要改进实验及实验装置。

方案一:1.在青霉素小药瓶中装入饱和食盐水,将大头针和一次性注射管分别插入青霉素小药瓶上方的塑料盖(切不可将大头针相碰),将一根大头针与电池盒的负极相连,另一根与电池盒的正极相连,然后装上电池,立即有大量气泡放出,观察到与正极相连的大头针附近大量的黄绿色气体,并有少许刺激性气味,将潮湿的淀粉碘化钾试纸放在管口,试纸变蓝。待气泡均匀产生时,用洗涤剂吹气泡,然后用火柴点燃气泡,会听见轻微的爆鸣声,不断重复。打开瓶盖,加入1~2滴无色酚酞试液,药瓶中的溶液会变红。实验完成,拿掉一节电池,则停止反应。此装置的特点是;在验证电解产物H2、Cl2混合爆炸时,该装置安全,没有危险,便于控制。由于用量很少,生成的Cl2对环境污染很少。有利于激发学生对化学的兴趣、树立绿色化学的观念。通过实验改进后,可以将此演示实验推广为课堂边讲边实验,不仅使学生掌握了电解原理及应用,更重要的是引导学生去想办法来解释每步的实验现象,同时想方法来检验,养成积极思考问题、主动解决问题的好习惯。从而提高了学生的创新思维和创新能力,提高了学生的素质。

方案二:将饱和食盐水倒入到具支U形管中,在阳极支管口处轻轻塞入一张湿润的淀粉KI试纸,再接一尖嘴玻璃管通入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中。可检验Cl2,在阴极支管口处塞一团棉花,1-2分钟后即可取出棉团,用燃烧的火柴直接移到导管口检验氢气。方案四:用2B铅笔芯代替石墨棒电极,不但能减少石墨对氯气的吸附,还能减少石墨的颜色对黄绿色氯气的干扰;增加电极长度,减小两电极间的距离,提高电解速率,在短时间内可以观察到明显的实验现象;在阳极支管处放一个干燥管然后在通入氢氧化钠溶液中,干燥管中放用淀粉KI试液浸过的棉花,不但能检验氯气,还防止氯气泄露。

八、参考文献

[1] 刘亚男.电解饱和食盐水的微型实验[J].中国现代教育装备,2010,(24)

[2] 何性刚,蔡发泉.电解饱和氯化钠溶液的一个微型实验设计[J].中小学实验与装备, 2009,(06)

[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] 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)

范文四:电解饱和食盐水

实验三 电解饱和食盐水

●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.培养学生综合运用所学知识的能力。

●教学重点

1.用实验巩固有关电解原理的知识。

2.培养学生的分析、逻辑推理能力和学生思维的灵活性。

●教学方法

实验、启发、讨论、探究、对比、实践等。

●教学用具

投影仪

实验用品

小烧杯(或U型管)两个、玻璃棒、铁架台、碳棒、粗铁钉、导线、电流表、直流电源。

饱和食盐水、淀粉碘化钾试纸、酚酞试液、蒸馏水。

●教学过程

[导入]上节课,我们重点学习了电解饱和食盐水的原理。但“纸上得来终觉浅,绝知此事须躬行”。本节课,我们就来亲自做一下电解饱和食盐水的实验。

[板书]实验三 电解饱和食盐水。

[师]请大家按以下步骤进行操作,并注意观察实验现象。

[投影展示实验步骤]

在小烧杯(或U型管)里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液。用导线把碳棒、电池、电流表和铁钉相连(如右图)。接通直流电源后,注意观察电流表的指针是否偏转,以及小烧杯内发生的现象,并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。

电解饱和食盐水

注:粗铁钉要与直流电源的阴极相连,碳棒与阳极相连。

用玻璃棒沾湿润的KI淀粉试纸检验阳极气体。

[学生操作,教师巡视指导]

[学生实验完毕]

[请一位同学回答实验现象]

[生]饱和食盐水电解时,电流表指针发生偏转,阴、阳极均有气体放出,阳极气体有刺激性气味,并能使湿润的KI淀粉试纸变蓝,且阴极区溶液变红。

[师]很好!请大家写出两根电极上所发生的电极反应式和电解饱和食盐水的总反应式。

[学生书写,请一位同学上黑板写出]

--[学生板书]阳极:2Cl-2e===Cl2↑

+---阴极:2H+2e===H2↑(或2H2O+2e===2OH+H2↑)

电解总反应式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

[设问]阴极区溶液变红的原因是什么?

+[生]这是由于饱和食盐水中,水所电离出的H在阴极放电,破坏了水的电离平衡

(H2

OH+OH)致使阴极区附近溶液中的OH相对较多,溶液呈碱性,故酚酞变红。

[追问]那么,这是否意味着电解后的溶液在不同的区域有着不同的pH呢?

请大家讨论后回答。

[学生讨论后并回答]阴极区溶液变红的现象应该是暂时的,因溶液中的粒子是不断运动的,当时间足够长时,溶液中各粒子的浓度都将会均匀分布,此时溶液各处的pH都将是相同的。若将电解后的溶液振荡,则红色很快均匀分布。

[师]我们何不亲自试一试呢?

[学生把电解后的饱和食盐水振荡,或用玻璃棒搅拌,红色很快均匀分布]

[师]实验证明,我们的讨论结果是正确的!

[设问]大家能否用离子方程式表示出KI淀粉试纸变蓝的原因呢?

[请一位同学上黑板书写]

--[学生板书]2I+Cl2===I2+2Cl

[讲解]很明显,上述反应中由于I2单质的生成而使试纸变蓝色。

[追问]大家在做实验时,有没有看到异常的现象呢?

[有学生回答]有!我们所用的KI淀粉试纸在变蓝后又变白了。这是什么原因呢? [学生疑惑]

[讲解]这是由于所通氯气时间过长的缘故。此时,Cl2过量,Cl2会和I2继续反应生成无色的HIO3和HCl。

[板书]5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl

[讲解]以上反应是Cl2强氧化性的具体体现。

[过渡]我们刚才在电解饱和食盐水时,特意强调阴极用粗铁钉。假若用其做阳极电解饱和食盐水,情况又将怎样呢?

请大家分组讨论可能出现的结果。

[学生讨论]

[请学生代表回答讨论结果]

[生]铁钉将会不断被损耗,阴极仍会有气体生成,电解液中会出现白色、灰绿色或红褐色沉淀。

[请一位同学讲解出现以上现象的依据]

++[生]金属Fe做阳极电解时,Fe失电子成为Fe2进入溶液而被损耗,阴极H放电生

+-+-成H2,因H放电破坏了水的电离平衡,致使溶液中OH浓度增加,Fe2与OH不能共存而生成Fe(OH)2沉淀,Fe(OH)2不稳定,易被空气中的O2或电解液中的O2氧化成Fe(OH)3而+--

灰绿色红褐色的颜色变化。 发生白色

[师]理论依据十分充分!那么是否真的会出现我们所预期的现象呢?让我们亲自试一试!

请大家另取一盛有饱和食盐水的烧杯进行电解,注意此次要用铁钉为阳极,碳棒为阴极。为了使电解液中的现象观察明显,可不必向饱和食盐水中加酚酞。

[学生操作,教师巡视指导]

[学生实验完毕]

[师]请大家写出刚才所做实验中的电极反应式和化学方程式。

[请一位同学上黑板书写]

-+[学生板书]阳极:Fe-2e===Fe2

+---阴极:2H+2e===H2↑(或2H2O+2e===2OH+H2↑)

总反应式:Fe+2H2O===Fe(OH)2↓+H2↑

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

[讲解]由上述两个实验可知,电极材料的不同会导致电解产物的不同。因此,大家平时在解答有关电解的问题时,首先要弄清楚电解时的电极材料。

[教师在上述电极反应的阴、阳极后面注明电极材料的名称]

[想一想]若要防止上述实验中的Fe(OH)2不被氧化,可采取什么措施?

答案:可先煮沸待电解的饱和食盐水几分钟,冷却后再进行实验;或在电解液上方加入一不溶于水的有机物(密度要比食盐水的小,如苯)进行封闭。

[师]回答得很好!

请大家根据所学知识,讨论并解答下列问题。

[投影]

问题和讨论

1.用碳棒作电极电解极稀的食盐水时,阳极放出的气体能不能使湿润的淀粉碘化钾试纸改变颜色?为什么?如果要进一步检验放出的气体,如何改进实验装置?

2.在烧杯里盛有CuCl2溶液,还有直流电源、两根石墨电极和导线。你能用以上仪器和药品设计一个简单实验来判断某一电池的正负极吗?

[学生分组讨论,并交流答案]

答案:1.用碳棒作电极电解极稀的食盐水时,阳极放出的气体不能使湿润的淀粉碘化

--钾试纸变色。这是因为在极稀的食盐水中,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Cl2的量又少,故不易使试纸变蓝。若要检验放出的气体,可把食盐水配得浓一些。

2.把两根石墨电极浸入CuCl2溶液,用导线把两根电极分别与电池的两极相连,一段时间后,可看到一根电极上有气泡冒出,另一根电极上有红色物质出现,则有气泡冒出的

--为电解池的阳极(2Cl-2e===Cl2↑),与其相连的是电池的正极;有红色物质出现的电极

+-为阴极(Cu2+2e===Cu),与电池的负极相连。

[投影练习]

如图为各烧杯中通电后,观察到Cu溶解,下列说法正确的是

A.a是正极

B.a是负极

C.Pt极上产生气体是Fe极的2倍

D.Q池CuSO4溶液溶质的质量分数不变

解析:本题考查电解池的反应原理。通电后铜溶解,此极为阳极,a应为正极,在p池中Pt为阳极产生O2,Fe为阴极产生H2,前者气体物质的量为后者的

+++ 发生反应Cu-2e===Cu2,阴极反应为Cu2+2e===Cu,Cu2的量不变,CuSO4的质量分数

不变。

答案:AD

[小结]本节课主要巩固了用惰性电极做阳极和用金属电极做阳极电解饱和食盐水的反应原理。

[布置作业]

完成本次实验的实验报告。

●板书设计

实验三 电解饱和食盐水

--阳极(C):2Cl-2e===Cl2↑

+---阴极(Fe):2H+2e===H2↑(或2H2O+2e===2OH+H2↑) 1,Q池阳极为铜,2

电解总反应式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

2I+Cl2===I2+2Cl

5Cl2+I2+6H2O===2HIO3+10HCl

-+阳极(Fe):Fe-2e===Fe2

+---阴极(C):2H+2e===H2↑(或2H2O+2e===2OH+H2↑)

总反应式:Fe+2H2O===Fe(OH)2↓+H2↑

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

●教学说明

本课时主要采取了实验、推理、对比等教学方法。对于用惰性电极做阳极电解饱和食盐水的原理,学生已经很熟悉,故本节课伊始就让学生直接操作,以巩固和加深学生对这部分知识的理解。而对于用金属电极做阳极电解饱和食盐水学生则是第一次接触,故首先用反其道而行的设问进行激疑,由于实验内容新鲜,故学生跃跃欲试,此时再让学生对可能出现的实验现象进行推理和预测,学生的思维会变得十分主动和积极,最后让学生用实验亲自去检验他们各自讨论所得的结果,学生是乐此不疲,从而得到良好的教学效果。 --

范文五:《电解食盐水》教案

第二课时 电解食盐水

【复习提问】

1、什么叫电解? 2、什么叫电解池? 3、判断阴、阳极的方法有哪些?

4. 以石墨作电极分别电解下列溶液,在阴极不能得到氢气的是( B )

A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D. NaOH

【讲解】电解的几种类型

(1)电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐,实质上是电解水,电解水型;

(2)电解不活泼金属无氧酸盐,实际上是电解电解质本身,分解电解质型;

(3)电解不活泼金属的含氧酸盐,放氧生酸型;

(4)电解活泼金属(K/Ca/Na)的无氧酸盐,放氢生碱型;

【板书】二、电解原理的应用

电解的类型:

1. 电解水型;

2. 分解电解质型

3. 放氧生酸型

4. 放氢生碱型

【过渡】下面我们结合几个例子看看电解原理的应用

(一)电解食盐水

【预习提示】1、预测电解食盐水的现象是有哪些?

2、电解食盐水的产物是什么?

3、在电解食盐水时,溶液中各离子的移向何极?

4、在电解食盐水的过程中,溶液的PH值如何变化?

【学生】预习后回答

【视频】电解食盐水

【讲解并板书】现象:

电流流向:

电子流向:

阴阳极反应方程式(滴加酚酞红,红色先出现在哪?):

阴极:2H++2e-→ H2↑ 阳极:2Cl- → Cl2↑+2e-

总方程式(阴极产物,阳极产物各是什么?):

总反应式:2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2↑+Cl2↑ (条件:通电)

溶液PH值变化:

【学生】预习氯碱工业

【讲解】氯碱工业示意图及阳离子交换膜的两个优点。

【讲解】在电解过程中,由于阴极区OH

浓度变小,水的电离平衡向生成H和OH的方向移动,随着H不断变为氢原子并最终形成氢气逸出,使阴极区溶液中的OH越来越多。用隔膜就可以阻止OH移向阳极,则使氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集,由阴极溶液可以得到烧碱。还可以得到另外两种重要的化工产品—氯气和氢气。

【指导学生阅读资料在线】水的电离和离子放电顺序

【强调】离子放电顺序是对在一定条件下,离子并不都能在电极上发生反应。而且所给的离子放电顺序是一定条件下的经验规律,不同的实验条件会存在不同的顺序,规律是有条件限制的。

【阅读】工业电解食盐水制备烧碱

【课堂练习】练习册P13 1、2、4、13

【作业】P18 1

【板书设计】

二、电解原理的应用

电解的类型:

5. 电解水型

6. 分解电解质型

7. 放氧生酸型

8. 放氢生碱型

(一)电解食盐水

现象:

电流流向:

电子流向:

阴阳极反应方程式(滴加酚酞红,红色先出现在哪?):

阴极:2H++2e-→ H2↑ 阳极:2Cl- → Cl2↑+2e-

总方程式(阴极产物,阳极产物各是什么?):

总反应式:2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2↑+Cl2↑ (条件:通电)

溶液PH值变化:

2/2 

范文六:水和饱和食盐水的电解

水、饱和氯化钠溶液的电解

孟娟

2012级化学3班14组 41207149

一、实验目的

1. 掌握演示电解水和电解饱和食盐水实验操作技能;

2. 初步掌握这两个实验的讲解方法;

3. 探索、设计电解水器的代用装置。

二、实验原理

1. H2O的电解

阴极反应:4H++4e- →2H2↑

阳极反应:4OH--4e- →2H2O+O2↑

总反应:2H2O 2H2↑+O2↑

电解水时,加入的电解质并不参与电极反应,主要是为了增加导电性。浓度过低,达不到效果,以5%H2SO4或5%NaOH为宜。

2. 饱和NaCl溶液的电解

阴极反应:2H++2e- →H2↑

阳极反应:2Cl--2e- →Cl2↑

总反应:2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH

3. 反接(不换液)

阴极(C):2H+ + 2e-→ H2↑

阳极(Fe):Fe - 2e-→ Fe2+→Fe(OH)2↓→Fe(OH)3↓

总反应:Fe + 2H2OH2 ↑+ Fe(OH)2↓

4. 直接反接(更换NaCl溶液)

阴极(C):2H+ + 2e-→ H2↑

阳极(Fe):Fe - 2e-→ Fe2+

总反应:Fe + 2H+ 2 ↑ + Fe2+

三、主要仪器、材料与药品

霍夫曼电解水器、直流低压电源、具支U形管、带刻度试管、石墨电极、铁电极、导线。

固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCl溶液。

四、实验内容

1. 水的电解

(1)使用霍夫曼电解水器电解水

使用前,先用水检验霍夫曼电解水器(图一)的气密性。方法是将上部的两个旋钮关闭,塞紧下面的塞子,从贮液器加入水,到一定高度时,在贮液器液面处做一标记,数分钟后看液面是否下降,若不下降则说明气密性良好,否则需要给旋钮涂抹凡士林,并检查塞子是否塞好。

配制5%的NaOH溶液,冷却至室温后,由贮液器加入5%的NaOH溶液到刻度管的最高刻度处,赶尽气泡后关闭旋钮,连接导线与低压直流电源。接通电源,调解电压为20V时,可看到刻度管内有大量的气泡放出,电解大约有1-2cm气柱时停止电解,静置一会使管内的气泡全部上升后,将气体放出。

再次接通电源开始电解,约10min,可以看到阴极产生的气体的体积为阳极的2倍。

(2)检验电解出来的气体 打开阴极旋钮,调节速度使液面缓慢上升,将产生的气体通入事先准备好的打开阳极旋钮,调节速度使液面缓慢上升,将产生的气体收集到试管中,将

2. 饱和NaCl溶液的电解

如图二所示,向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约2cm处,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,装上铁阴极和石墨阳极(铁电极和石墨电极使用时,要想进行预处理,用砂纸打磨铁电极,除去铁锈,用硫酸浸泡铁电极和石墨电极),接通低压直流电源(6~12V)。可以看到电极附近有大量气泡产生。在阴极区,溶液变红,说明阴极区溶液呈碱性;在阳极区上方,用润湿的KI淀粉试肥皂水中,点燃,出现爆鸣声,说明阴极生成的是H2。 带火星的木条放在阳极,发现木条复燃,说明阳极生成的是O2。

纸试之,变蓝,后褪色,说明在阳极区有Cl2生成。

3. 反接阴极和阳极(不换溶液在上述实验的基础上);

发现在铁电极的一侧出现白色絮状沉淀,并且沉淀向下移动,在具支U型管底部慢慢变为灰绿色,最后变为红褐色沉淀,这是因为Fe(OH)2在向Fe(OH)3转变。溶液中的氧化性物质渐渐将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。石墨电极一侧有气泡产生,通入到事先准备好的肥皂水中,点燃,发现有爆鸣声,证明有H2产生。

4. 直接反接(铁电极做阳极,石墨电极做阴极,重新加入饱和NaCl溶 液,在各管口滴加两滴酚酞试剂);

电解时发现电极附近没有Fe(OH)2白色絮状沉淀生成,看见铁电极附近溶液变黄,且黄色渐渐向下移动,在具支U形管底部生成灰绿色沉淀,最后变为红褐色沉淀。该过程为:电解产生的Fe2+被向阴极移动与向阳极移动的OH-反应,生成Fe(OH)2,溶液中的氧化性物质会将Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3,所以底部有沉淀生成。石墨电极一侧有气泡产生,通入到事先准备好的肥皂水中,点燃,发现有爆鸣声,证明有H2产生。

五、注意事项

1. 实验完毕,一定要用水冲洗干净霍夫曼电解水器中残留的酸碱液,以免 旋钮被“卡住”。

2. 电解水时,若有低压直流电源,调高电压,可缩短演示时间,通常调在 12~24V之间。若用干电池,可4节串联为6V使用。

3. 电解NaCl过程中,在滴加酚酞的溶液表面有时会出现一层白色的胶体, 这是因为酚酞在饱和溶液中溶解度变小。

六、实验总结

1. 电解水时,电压范围为14~24V,但是20V时,现象最为明显。

2. 电解水时,产生气体体积比和理论上的2:1不一致,主要由于以下几个方面的原因:①气体溶解度不同。20℃、1kPa时,O2为31mL/L,H2为18.2mL/L

②电极材料与O2发生了反应;③电极上的其他副反应。

3. 教师在做演示实验时,事先一定要做充分的准备,实验成功才有说服力。

4. 教师做实验要利用空闲时间提问学生。

5. 教师做演示实验时,要仔细说明每一项的步骤及其原因,使得学生有助于理解。

六、相关文献与重点文献综述

学生做全日制普通高级中学教科书( 必修加选修) 《化学》第三册电解饱和食盐水分组实验的过程中发现一个有趣的意外现象: 有一实验小组连在电源负极导线上的铁钉脱落掉在U 形管底, 当时未取出铁钉而在导线上重新连接了一个铁钉, 通电时U 形管底部铁钉的一端有气泡生成。

通过一系列的探究实验,得出发生这种现象的原因:在电解池的电解质溶液中放入一根金属棒, 金属棒的两端就存在电势差, 因此就有电流通过。电子由电势低的一端( 靠近电解池阴极的一端) 流向电势高的一端( 靠近电解池阳极的一端) 。在电解池的电解质溶液中放入一根铁钉时:

电势高的一端( 阴极) : 2H+ + 2e- = H2 ↑

电势低的一端( 阳极) : Fe - 2e- = Fe2+

在电解质溶液中发生的反应有:

Fe2+ + 2OH- = Fe ( OH) 2 ↓

Fe(OH) 2 容易被溶解在溶液中的氧气氧化,由白色变为灰绿色, 最终生成红褐色Fe(OH) 3沉淀。如果用小烧杯作电解池, 则阳极生成的Cl2容易和Fe(OH) 2 发生反应:

6Fe(OH) 2 + 3Cl2 = 4Fe(OH) 3+ 2Fe3+ + 6Cl-

导致电解质溶液变黄且有红褐色沉淀生成[1]。

电解饱和食盐水的装置存在一些缺陷:1.由于该装置是一个开放体系,电解产生的氯气全部直接排人空气中, 对师生的健康造成影响, 即没有进行绿色化设计;2.实验中不能体现或无法测定生成H2和Cl2的体积关系;3.实验中无法检验H2 的生成[2]。电解装置应该换成如图三所示装置:

图三 改进后的实验装置1

实验改进后的优点有:1.使电解在一个密闭体系中进行,有效防止有毒气体Cl2的排放;2.实验中对电解产生的H2和Cl2气体体积关系一目了然;3.便于对生成的H2进行检验;4.该装置还可适用于其他许多电解实验:如电解水CuCl2、溶液等。

同时,除了以上改进方法,还有另外一种改进方法,如图所示

图四 改进后的实验装置图2

使用该实验装置的优点是:1、改进后的实验装置,取材容易,制作简单,现象明显,它可以使氯气的制备、实验一体化,从而达到减少实验操作环节,避免有害气体逸出的可能性,解决了实验对环境的污染问题,培养学生的环保意识和创新能力。2、此实验方法与传统实验方法相比,无需氯气、氢气的制备装置和收集过程,可使实验简单化,既节省了教学仪器又缩短了实验时间,从而提高了教学效率。[4]

近年来日本和我国台湾流行电解水, 它有两种, 一种由电解池阴极出来的为碱性离子水, 作为饮用水;另一种由电解池阳极出来的为酸性离子水, 用于美容、洗浴。这两种水的特点是水分子团小、活性高、溶解性和渗透性快、导热性好,饮用和洗浴后,不但能强身健体、肌肤柔嫩,而且还可以祛病延年。经试验证明,

电解还原水具有消除自由基的能力, 它可消除人体内60%~70%的自由基。由于碱性离子水分子团小、活性高、运动速度快, 饮用后会很快地透过细胞膜, 所以多喝碱性离子水没有肚子胀的感觉。血液中83%是水, 碱性离子水一旦进人血液, 能降低血液粘度, 使血液流动通畅,并能乳化、溶解而降低血脂, 有利于将“废物”排出来, 减轻心脏负荷, 水的吸收排出, 像大扫除一样清扫身体内部[3]。

七、参考文献

1. 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,2010,06:69~70

2.顾小琴,唐生岳.电解饱和食盐水演示实验的绿色化设计 [J].实验设计,2004,11:29

3.陶芒,电解水在医疗保健中的功能 [J].今日科技,1999,01:25

4.陈达,庄华清.电解饱和食盐水实验的新改进 [J].化学教学,2012,11:01~05

范文七:水、饱和食盐水的电解

水、饱和氯化钠溶液的电解

杨** 41207***

2012级化学12**班周二晚实验小组 邮箱:10********@qq.com

一、实验原理 1.水的电解:

阴极:4H++4e-→2H2↑ 阳极反应:4HO--4e-→2H2O+O2 总反应:2H20=2H2↑+O2↑ 2.饱和氯化钠溶液的电解:

阴极反应:2H++2e-→H2↑ 阳极反应:2Cl--2e-→Cl2↑ 总反应:2NaCl+2H2O=2Cl2↑+2H2↑+2NaOH

3.电解饱和氯化钠溶液后电极反接进行电解:

阴极反应:2H2O+2e-→2OH-+2H2↑阳极反应:Fe-2e-→Fe2+ 总反应:Fe+2H2O=H2↑+Fe(OH)2

4.直接电极反接电解饱和氯化钠溶液

阴极反应:2H2O+2e-→2OH-+2H2↑阳极反应:Fe-2e-→Fe2+ 总反应:Fe+2H2O=H2↑+Fe(OH)2 二、实验操作过程与现象 (一)水的电解

用霍夫曼电解水器电解

打开霍夫曼电解水器(如图1.)上部的两个旋钮,由储液器加0.1Mol/L的NaOH溶液到最高刻度处,赶尽起泡后关闭旋钮,连接导线与直流低压电源。

接通电源,调节电压为20V时,可看到刻度管内有大量气泡,约10min,可看的阴极产生的气体体积为阳极的2倍[1]。

打开阴极旋钮,用溶液把气体压进小试管,点燃,发生爆鸣,证明是H2。再打开阳极旋钮,用同法收集气体,余烬试之,复燃,说明是O2。

图1.霍夫曼电解水器

(二)饱和NaCl溶液的电解

1.如图2.向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约2cm处,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,装上铁阴极和石墨阳极。接通低压直流电源(6-12V)。可看到电极附近有大量气泡。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,变蓝。

图2.电解NaCl水溶液的装置

(三)电解饱和氯化钠溶液后电极反接进行电解

如图3.按(二)中操作反应结束后,直接将其电极反接进行电解,即碳棒接阴极,铁棒接阳极。石墨阴极区酚酞变红,有大量气泡,接导管吹出肥皂泡,点燃,有爆鸣声,说明有H2生成。铁阳极表面有白色絮状沉出现,振摇后白色沉淀变成灰绿色,长时间放置最终变为砖红色。

阳极

阴极

NaOH溶液

图3.电解NaCl水溶液后电极反接进行电解的装置

(四)直接电极反接电解饱和氯化钠溶液

如图4.向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约2cm处,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,装上铁阳极和石墨阴极。接通低压直流电源(6-12V)。石墨阴极区酚酞变红,有大量气泡,接导管吹出肥皂泡,点燃,有爆鸣声,说明有H2生成。铁阳极区溶液变成浅绿色,一段时间后阳极表面有白色絮状沉出现,振摇后白色沉淀变成灰绿色,长时间放置最终变为砖红色。

阳极

阴极

图4.电极反接电解NaCl水溶液的装置

表1.实验现象

三、实验应注意事项

1、实验完毕,一定要用水冲洗净霍夫曼电解水器中残留的酸碱液,以免旋钮被“卡住”。

3、电解H2O时,加入的电解质并不参与电极反应,主要是为了增加导电性。浓度过低,达不到效果,以10%以上为宜。若有低压直流电源,调高电压,可缩短演示时间,通常调在12~24V之间。若用干电池,可4节串联为6V使用。

4、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Ca2+、Mg2+,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Na2CO3各2g的混合溶液至碱性。静置数小时,待沉淀形成后过滤,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。

5、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。

四、相关文献与重点文献综述

[1]从化学手册上查得:在温度为20℃、气体压强为101 kPa时,1LH2O中可以溶解H2约30 mL,而H2气只能溶解大约18 ml。为了便于学生观察实验现象,增强实验的说服力,笔者建议可以在教学演示实验之前先在容器中装上所需要的

电解液,持续通电2-3 min,让氧气和氢气均匀地溶解在水中,尽可能使氧气和氢气在电解液中都达到饱和状态,然后再用试管收集两极上电解所得到的气体.这是确保氢气和氧气的体积比为2:1的行之有效的诀窍。

五、参考文献 [1]钱胜.“水的电解实验”中几个值得探究的问题[J].化学教学,2009年,第9期:78-79.

范文八:电解水与饱和食盐水

电解水与饱和食盐水

实验目的:

1. 熟练掌握霍夫曼电解水装置的使用和清洗。

2. 熟练掌握电解饱和食盐水的装置的使用。

3. 对谁电解后的气体和食盐水电解后产生的气体尽行检验。

实验原理:

1. 2H2O 2H2↑ + O2↑

2. 2NaCl+2H2O 2NaOH +H2↑ +Cl2↑

3. 氢气的爆鸣实验可以检验氢气,氯气可以用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。

4. 氧气可以用带火星的小木条来检验。

实验药品与器材:

5%的氢氧化钠溶液、带火星小木条、小试管,霍夫曼电解水装置,变压器:饱和食盐水,,酚酞试液,淀粉碘化钾试纸,电解饱和食盐水装置。这两个装置若下图所示左为电解水装置,右为电解饱和食盐水装置。 通电通电

实验操作:

1. 电解水:⑴先检查霍夫曼电解水装置的气密性,先关闭两侧活塞,将霍夫曼电解器中注入一定量的水,,然后打开活塞,观察两侧的液面是否处在同一水平线上,若在同一水平线上,则说明装置气密性良好。⑵检查好气密性后向装置里注满5%的氢氧化钠溶液,连上电源开始电解水,记住这时的活塞是关闭的,电解电压为20V,电解大约十分钟后,打开阳极活塞,然后用带火星的小木条靠近尖嘴处,带火星的小木条复燃即可说明是氧气,然后用小试管收集一试管阴极气体,靠近酒精灯,若发出轻微的爆鸣声,赜索命气体纯度较高可以在尖嘴处点燃,点燃后观察到淡蓝色火焰,用干燥的小烧杯罩于其上,

若小烧杯内壁上有小水珠生成,

且未产生是澄清石灰水变浑做的气体,则说明阴极产生的气体为氢气。

2. 电解饱和食盐水:⑴检查装置气密性:⑵向装置中注入饱和食盐水,在离支管还有2cm处停止,然后插上铁丝的阴极与石墨棒的阳极,连接上电源开始电解 ,电解电压在6到15V之间,这是选择10V。湿润的淀粉碘化钾试纸检验阳极气体,试纸变蓝则说明产生的是氯气,阴极气体用1中的方法检验。

实验反思与提问:

1. 在这两个实验中,若霍夫曼电解器在检验气密性过程中,两侧液面不再同一水平线上,有可能是下面的电极未插好,取下弄干插好即可,若有需要可用真空油脂。

2. 请大家思考,怎样检验电解饱和食盐水装置的气密性?

3. 若在电解饱和食盐水时,电源正极欲铁丝相连,负极与石墨棒相连,会有什么现象?为什么?

范文九:水和饱和食盐水的电解

水、饱和氯化钠溶液的电解

一、实验目的

掌握演示电解水和电解饱和食盐水实验操作技能;初步掌握这两个实验的讲解方法;探索、设计电解水器的代用装置。

二、实验原理

1.水的电解

阴极反应:4H++4e- →2H2↑ 阳极反应:4OH--4e- →2H2O+O2↑ 总反应: 2H2O 2H2↑+O2↑

2.饱和NaCl阴极反应:2H++2e- →H2↑ 阳极反应:2Cl--2e- →Cl2↑

总反应:2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH

过低,达不到效果,以10%以上为宜。

三、主要仪器、材料与药品

霍夫曼电解水器、直流低压电源、具支U形管、带刻度试管、石墨电极、铁电极、导线。

浓H2SO4、固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCl溶液。

四、实验内容

1.水的电解

(1)使用霍夫曼电解水器电解水

使用前,先用水检验霍夫曼电解水器(图一)的气密性。方法是将上部的两个旋钮关闭,塞紧下面的塞子,从贮液器加入水,到一定高度时,在贮液器液面处做一标记,数分钟后看液面是否下降,

若不下降则说明气密性良好,否则需要给旋钮涂抹凡士林,并检查塞子是否塞好。

打开霍夫曼电解水器上部的两个旋钮,加水加到最高刻度处,量取加入水的体积,这就是需要加入的10%的NaOH溶液的体积。

配制10%的NaOH溶液,冷却至室温后,由贮液器加入10%的NaOH溶液到刻度管的最高刻度处,赶尽气泡后关闭旋钮,连接导线与低压直流电源。接通电源,调解电压为20V(电压范围为14~24V,但是20V时,现象最为明显)时,可看到刻度管内有大量的气泡放出,电解大约有1-2cm气柱时停止电解,静置一会使管内的气泡全部上升后,将气体放出。

再次接通电源开始电解,约10min,可以看到阴极产生的气体的体积为阳极的2倍(电解水时,产生气体体积比和理论上的2:1不一致,主要由于以下几个方面的原因:①气体溶解度不同。20℃、1kPa时,O2为31mL/L,H2为18.2mL/L;②电极材料与O2发生了反应;③电极上的其他副反应)。

(2)检验电解出来的气体

打开阴极旋钮,调节速度使液面缓慢上升(先徘一会,将导气管内的空气排出,防止氢气中混有空气,发生爆炸),在阴极的尖嘴处点燃(若尖嘴口太大,可用比尖嘴稍细一点的木棍塞上使气体能够出来,而空气不能够进去),用干燥的小烧杯罩住火焰,看到烧杯壁上有水雾生成,说明阴极生成的是H2。

打开阳极旋钮,调节速度使液面缓慢上升,将带火星的木条放在阳极的小型漏斗内,发现木条复燃,说明阳极生成的是O2。

2.饱和NaCl溶液的电解

如图二所示,向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约2cm处,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,装上铁阴极和石墨阳极(铁电极和石墨电极使用时,要想进行预处理,用砂纸打磨铁电极,除去铁锈,用硫酸浸泡铁电极和石墨电极),接通低压直流电源(6~12V)。可以看到电极附近有大量气泡产生。在阴极区,溶液变红,说明阴极区溶液呈碱性;在阳极区上方,用润湿的KI淀粉试纸试之,变蓝,说明在阳极区有Cl2生成。

3.探究实验

(1)不换溶液在上述实验的基础上反接阴极和阳极,发现在铁电极的一侧出现白色絮状沉淀,并且沉淀向下移动,在具支U型管底部慢慢变为灰绿色,这是因为Fe(OH)2在向Fe(OH)3转变。溶液中的氧化性物质渐渐将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。

(2)直接反接(铁电极做阳极,石墨电极做阴极),电解时发现电极附近没有Fe(OH)2絮状沉淀生成,看见铁电极附近溶液变黄,且黄色渐渐向下移动,在具支U形管底部生成灰绿色沉淀。该过程为:电解产生的Fe2+被向阴极移动与向阳极移动的OH-反应,生成Fe(OH)2,溶液中的氧化性物质会将Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3,所以底部有灰绿色沉淀生成。

五、注意事项

1.实验完毕,一定要用水冲洗干净霍夫曼电解水器中残留的酸碱液,以免旋钮被“卡住”。

2.电解水时,若有低压直流电源,调高电压,可缩短演示时间,通常调在12~24V之间。若用干电池,可4节串联为6V使用。

3.电解用饱和NaCl溶液在使用前一定要精制,这样可以除去其中的Ca2+、Mg2+,以避免在阴极附近出现白色浑浊现象。方法是:给盛有36gNaCl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,滴加2滴酚酞试液,再注入含有NaOH和Na2CO3的混合溶液至碱性。静置数小时,待沉淀形成后过滤,将滤液加热至沸腾稍冷却后加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。

4.电解NaCl过程中,在滴加酚酞的溶液表面有时会出现一层白色的胶体,这是因为酚酞在饱和溶液中溶解度变小。

六、相关文献与重点文献综述

学生做全日制普通高级中学教科书( 必修加选修) 《化学》第三册电解饱和食盐水分组实验的过程中发现一个有趣的意外现象: 有一实验小组连在电源负极导线上的铁钉脱落掉在U 形管底, 当时未取出铁钉而在导线上重新连接了一个铁钉, 通电时U 形管底部铁钉的一端有气泡生成。

通过一系列的探究实验,得出发生这种现象的原因:在电解池的电解质溶液中放入一根金属棒, 金属棒的两端就存在电势差, 因此就有电流通过。电子由电势低的一端( 靠近电解池阴极的一端) 流向电势高的一端( 靠近电解池阳极的一端) 。在电解池的电解质溶液中放入一根铁钉时:

电势高的一端( 阴极) : 2H+ + 2e- = H2 ↑

电势低的一端( 阳极) : Fe- 2e- = Fe2+

在电解质溶液中发生的反应有:

Fe2+ + 2OH- = Fe ( OH) 2 ↓

Fe(OH) 2 容易被溶解在溶液中的氧气氧化,由白色变为灰绿色, 最终生成红褐色Fe(OH) 3沉淀。如果用小烧杯作电解池, 则阳极生成的Cl2容易和Fe(OH) 2 发生反应:

6Fe(OH) 2 + 3Cl2 = 4Fe(OH) 3+ 2Fe3+ + 6Cl-

导致电解质溶液变黄且有红褐色沉淀生成[1]。

电解饱和食盐水的装置存在一些缺陷:1.由于该装置是一个开放体系,电解产生的氯气全部直接排人空气中, 对师生的健康造成影响, 即没有进行绿色化设计;2.实验中不能体现或无法测定生成H2和Cl2的体积关系;3.实验中无法检验H2 的生成[2]。电解装置应该换成如图三所示装置:

实验改进后的优点有:1.使电解在一个密闭体系中进行,有效防止有毒气体Cl2

的排放;2.实验中对电解产生的H2和Cl2气体体积关系一目了然;3.便于对生成的H2进行检验;4.该装置还可适用于其他许多电解实验:如电解水CuCl2、溶液等。

近年来日本和我国台湾流行电解水, 它有两种, 一种由电解池阴极出来的为碱性离子水, 作为饮用水;另一种由电解池阳极出来的为酸性离子水, 用于美容、洗浴。这两种水的特点是水分子团小、活性高、溶解性和渗透性快、导热性好,饮用和洗浴后,不但能强身健体、肌肤柔嫩,而且还可以祛病延年。经试验证明,电解还原水具有消除自由基的能力, 它可消除人体内60%~70%的自由基。由于碱性离子水分子团小、活性高、运动速度快, 饮用后会很快地透过细胞膜, 所以多喝碱性离子水没有肚子胀的感觉。血液中83%是水, 碱性离子水一旦进人血液, 能降低血液粘度, 使血液流动通畅,并能乳化、溶解而降低血脂, 有利于将“废物”排出来, 减轻心脏负荷, 水的吸收排出, 像大扫除一样清扫身体内部[3]。

七、参考文献

1. 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,2010,06:69~70

2.顾小琴,唐生岳.电解饱和食盐水演示实验的绿色化设计 [J].实验设计,2004,11:29

3.陶芒,电解水在医疗保健中的功能 [J].今日科技,1999,01:25

范文十:水和饱和食盐水的电解

水、饱和氯化钠溶液的电解

一. 实验目的

1. 掌握演示电解水和电解饱和食盐水实验操作技能

2. 初步掌握这两个实验的讲解方法

3. 探索、设计电解水器的代用装置

二. 实验原理

1. 霍夫曼电解水

①电解原理:

阴极反应:2H2O+ 2e-

阳极反应:2H2O- 4e-

总反应:2H22

②检验原理:根据所学知识知道理论上同样条件下生成的氢气的体积与氧气的体积之比为2:1,验证时将体积较多的一方气体:氢气,点燃,并观察火焰颜色;氧气的检验则是观察体积较少的气体能否使带火星的木条复燃。

2. 电解饱和氯化钠溶液(正接)

①电解原理:

阴极(Fe)反应:2H2O+ 2e-

阳极(C)反应: 2Cl- - 2e -

总反应:2NaCl + 2H2O

②检验原理:

阴极的检验:用肥皂泡实验来检验氢气,酚酞试剂检验OH-。 通电 H2+ 2OH- 4H+ + O2 H2+ 2OH- Cl2 2NaOH + H2+ Cl2

2H2O2 点燃2H2O

阳极的检验:用湿润的淀粉碘化钾试纸来检验氯气。

2I-Cl2I22Cl-

3.电解饱和氯化钠溶液(反接)

不换液(即在上个实验基础上)直接反接阴阳极。

①电解原理:

阴极(C)反应:2H2O+ 2e-

阳极(Fe)反应:Fe — 2e

总反应:Fe + 2H2O

②检验原理:

阴极检验:用肥皂泡实验来检验氢气

阳极检验:此时阳极上铁比较于氯离子更易被氧化,所以阳极上铁被氧化,继而与上步在该电极产生的氢氧根离子反应产生白色絮状沉淀,继而变成灰绿色,将其振荡或倒出具支U形管,沉淀将变成红褐色。

4.电解饱和氯化钠后,在产生的氢氧化钠中电极反接

直接反接(重新换上全新的氯化钠溶液,反接阴阳极)

①电解原理:

阴极(C)反应: 2H2O + 2e-

阳极(Fe)反应:Fe - 2e-

总反应:2H2O + Fe

②检验原理:

阴极检验:用肥皂泡实验来检验氢气,在具支U形管两边滴酚酞试剂检验OH- 阳极检验:溶液有浅绿色变为呈黄色,亚铁离子被氧化成三价铁离子

三. 实验仪器及药品

仪器:霍夫曼电解水器、具支U形管、铁架台(带铁夹)、烧杯、表面皿、直流低压电源、电极、导线、导管、火柴。

试剂:饱和氯化钠溶液、酚酞试剂、淀粉碘化钾、洗洁精。

四. 实验操作及现象

1.霍夫曼电解水

①按照图1.组装仪器。检查水电解器各部件,要求玻璃活塞不漏气,装电极的橡皮塞不漏液。 通电 通电 - H2+ 2OH- Fe2+Fe(OH)2 O2,H2O Fe(OH)3 H2+ Fe(OH)2 H2+ 2OH- Fe2+ Fe2+ + 2OH- + H2

图1.霍夫曼电解水器

②打开霍夫曼电解水上部两个旋钮,由贮液器加入5%强氧化钠溶液到刻度管中最高刻度处,赶尽气泡后关闭旋钮。

③连接导线与直流低压电源,接通电源,观察现象。阴阳极产生的气体体积约2:1。

④检验阴极生成的氢气。打开阴极上的旋塞,将点燃的火柴靠近刻度管口,发出了“噗噗”的声音,气体被点燃。

⑤检验阳极生成的氧气。打开阳极上的旋塞,将带有火星的木条靠近刻度管口,火星更加明亮。

2.电解饱和氯化钠溶液(正接)

①按图2.连接好仪器。向具支U形管中滴加饱和氯化钠溶液至支管以下约2cm处,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,装上铁阴极和石墨阳极(铁电极和石墨电极使用时,要想进行预处理,用砂纸打磨铁电极,除去铁锈)

图2.电解饱和氯化钠溶液装置

②接通低压直流电源,可以看到电极附近有大量气泡产生。

③实验现象:

在阴极区,溶液变红,并慢慢下沉扩散,说明阴极区溶液呈碱性;将产生的氢气经导气管导到稀释过的洗涤剂中,将会鼓出氢气的气泡,将其点燃。 在阳极区上方,用润湿的KI淀粉试纸试之,变蓝,说明在阳极区有Cl2生成。

3.电解饱和氯化钠溶液(反接)

不换溶液在上述实验的基础上反接阴极和阳极,接通电源,发现在铁电极的一侧出现白色絮状沉淀,并且沉淀向下移动,在具支U型管底部慢慢变为灰绿色,这是因为Fe(OH)2在向Fe(OH)3转变。溶液中的氧化性物质渐渐将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。

4.电解饱和氯化钠后,在产生的氢氧化钠中电极反接

重新换液,反接阴阳极。直接反接(铁电极做阳极,石墨电极做阴极),接通电源,电解时发现电极附近没有Fe(OH)2絮状沉淀生成,看见铁电极附近溶液变

黄,且黄色渐渐向下移动。

五. 实验注意事项

1.电解水时用的是5%的氢氧化钠溶液,约300mL,需将溶液加到刻度管中最高刻度处,尽量收集较多气体,使检验其性质使现象较明显。

2.使用霍夫曼电解器时下面两只胶塞必须塞牢,千万不能半途滑脱。在使用前先要检查装置气密性。

3.电压尽量高些,可以缩短演示时间。

4.电解用饱和氯化钠溶液在使用前一定要精制,这样可以除去其中的Ca2+、Mg2+,以避免在阴极附近出现白色浑浊现象。方法是:给盛有36gNaCl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,滴加2滴酚酞试液,再注入含有氢氧化钠和Na2CO3的混合溶液至碱性。静置数小时,待沉

淀形成后过滤,将滤液加热至沸腾稍冷却后加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。

5.电解饱和氯化钠溶液过程中,在滴加酚酞的溶液表面有时会出现一层白色的胶体,这是因为酚酞在饱和溶液中溶解度变小。

6.在使用铁电极时应及时打磨,否则无法正常进行实验,看不到正确的实验现象。

7.试验中时要佩戴护目镜和手套,注意实验安全。

六. 实验总结

1.在电解水过程中,由于电解时间不长,收集到的气体不够多,进行性质检验时现象并不很明显。

2.电解饱和氯化钠溶液时有氢气产生却未有氢气泡鼓出与洗涤剂中,可能是气密性不好。此时应该用夹子夹住橡胶管若U型管中产生液面差则说明气密性良好。可以夹一会儿多收集一些氢气再通入泡沫水中。

3.产气体积比和理论上的2:1不一致,主要由于以下几方面原因: ①两气体溶解度在20℃时不同,20℃ latm 氧气可溶31mL/L;氢气可溶18.2mL/L;

②电极材料不准,与氧发生了一定反应;电极上的其它副反应。

4.用淀粉碘化钾试纸检验氯气时,试纸先变蓝,而后会褪色(氯气与水反应得次氯酸,次氯酸的漂白作用)。

5.注意区分实验三和实验四实验原理的不同和现象的不同。

七. 相关参考文献综述

1.李静娴,陈迪妹,元立亭在《电解饱和食盐水实验的优化设计》一文中提出:电解饱和食盐水实验,是苏教版普通高中课程标准教科书《化学 1》中的一个重要演示实验。但课本中的实验操作存在以下不足:一、两极看到少量气泡虽然较快,但要收集一试管的氢气,需要较长一段时间。书上的 2

min 会不够,既使用最小的试管(5 ml),电压 20 V,也至少要 5 min。二、检验氯气的过程不够简便也不环保。由于采用一支 U 型管,U 型管上端已存在部分空气,会对气体的收集有所影响,尤其氯气的黄绿色很浅,且在验证过程中难免有部分氯气泄漏。他们提出了使用J型管的实验装置(如图3.)

改进后的实验装置有以下优点:(1)实验现象明显。由于 J 型管低端预先是装满液体的,排尽了空气,所以产生的气体为较纯净的氯气,遇到注

图3.电解饱和食盐水的改进装置

射器中的湿润淀粉碘化钾试纸的变色反应十分明显。(2)反应时间短。不用收集一试管的氢气来检验氢气,只要有少量就可以吹出肥皂泡,且验证氢气

【1】安全。

2.方百盈,熊言林,唐永伦在《电解水和饱和食盐水装置制作》一文中介绍了制作一个电解装置,此装置即可以电解水又可以电解饱和食盐水用于演示实验很方便。文章具体介绍了该装置的具体制作过程以及该装置如何进行水的电解以及饱和食盐水的电解操作。装置如图4.

图4.制作的电解装置

八. 参考文献

【1】 李静娴,陈迪妹,元立亭. 《电解饱和食盐水实验的优化设计》[J].《化学教育》2012年(01).45

【2】 方百盈,熊言林,唐永伦.《电解水和饱和食盐水装置制作》[J].《化学教育》1996(11).28

【3】 刘亚男.《电解饱和食盐水的微型实验》[J]. 中国现代教育装备, 2010,(24).36

【4】 何性刚, 蔡发泉.《电解饱和氯化钠溶液的一个微型实验设计》[J]. 中小学实验与装备, 2009,(06).19