水、饱和氯化钠溶液电解

水、饱和氯化钠溶液的电解一、实验原理1.水的电解阴极反应：2H + 2e H2j总反应： 2H2O2H2I + 0,12. 饱和NaCl水溶液电解阴极反应：2H + 2e_ H24总反应：2NaCl + 2也。淄电 H2 f + C12+3. 反接电极后NaCl水溶液的电解见表3.实验现象推测。二、实验操作过程与实验现象阳极反应：4OH- 4ea 2H2O + 02阳极反应：2C- 2e Cl2t+2NaOH图1.霍夫曼电解水器图2.电解饱和NaCl水溶液装置表1.用霍夫曼电解水器电解水实验操作过程实验现象实验现象解释使用前，先用水检验霍夫曼电 解水器（图1）的气密性。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 否下降储液器中的液面未下降，气密性良好。（若下降，需 要给旋钮涂抹凡士林，并 检查塞子是否塞好）当测气管中压强大于大气压时，储液器中的液面不再下降配制5%的NaOH溶液，冷却至刻度管内有大量的气泡放阴极反应：室温后，由贮液器加入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出，阴极气体产生速率大于阳极气体产生速率2H + 2 H2I阳极反应：4OH 4e*- 2H2O + 以 4总反应：250= 2H2* + 02 +电解10分钟后在测气管中读取生成气体的量阴极产生的气体的体积约为阳极的2倍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：气体溶解度不 同。20C、1kPa 时，02 为 31mL/L，H2 为 18.2mL/L； 电极材料与02发生了反应； 电极上的其他副反应在阴极排气口接一尖嘴管，伸 入肥皂水中，打开阴极旋钮， 调节速度测气管中液面缓慢上升，肥皂水中出现气泡点燃气泡听到“噗”声2H2 + 02燃 2H2O证明阴极产生的是H.打开阳极旋钮，调节速度使液 面缓慢上升，用小试管收集o2, 将带火星的木条放在阳极排气 口木条复燃，说明阳极生成 的是o2202是助燃气体表2,饱和NaCl水溶液的电解实验操作过程实验现象实验现象解释铁电极使用进行预处理，用砂 纸打磨铁电极，除去铁锈向具支U形管（图2）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 滴酚欧试液，接通低压直流电 源两电极附近有大量气泡产生。在阴极区， 溶液变红阴极反应：2H + 2e_H2I阴极溶液显碱性使酚欧变红阳极反应：2C- 2e* Cl总反应：2NaCl + 2HO 电 H+ CL* +2NaOH在阳极区上方，用润湿的KI淀 粉试纸靠近（注意：检测后将 气体通入水中，防止污染空气）试纸变为蓝紫色2222KI + Cl2 2KC1 + I2I2使淀粉变为蓝紫色（淀粉分子有 支链）在阴极排气口接一尖嘴管，伸 入肥皂水中，将出现的气泡点 燃听到“噗”声2H2 + O2燃 2H2O证明阴极产生的是h2表3.探究反接两极电解饱和NaCl水溶液实验操作过程实验现象实验现象推测在上一个实验的基础上反 接电极，在石墨极滴加酚欧 试液，接通低压直流电源在铁电极（阳极）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，放置一 会后沉淀变为褐色在石墨电极（阴极）一端， 有气泡生成，溶液变红由沉淀颜色变化白一灰绿一褐 色可推断为反应为：Fe（OH）2氧化Fe（OH）3Fe2+是Fe电极被氧化失去电子 得来Fe - 2e * Fe2酚欧变红则有碱生成，在本实验 中由于水中H+得电子生成H2所 以产生OH-离子2H2O + 2e a H+ 2OH在阴极排气口接一尖嘴管，伸入肥皂水中，将出现的气泡点燃听到“噗”声J22H2 + O2 T燃2H2O证明阴极产生的是h2三、实验应注意的事项1. 用霍夫曼电解水器电解水时，电解液为5%的NaOH溶液。2. 加入电解液后应该检查并赶走走测气管的橡皮管处的空气泡。3. 无论用酸用碱，霍夫曼电解水器下面两只胶塞必须塞牢，千万不能半途滑 脱。4. 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”。5. 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。6. 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。四、相关文献与重点文献综述1. 钱胜在“水的电解实验”中几个值得探究的问题中提到（1）氢氧化 钠的浓度在很大的区间范围内对生成氢气的速率没有太大的影响，电解液配制时 只需在十几毫升水中加入1g左右的氢氧化钠固体。（2）电极材料可选择廉价且 相较石墨性能更优的保险丝（由50%铋、25%铅、12.5%锡和12.5%镉制成）或回 形针（表面镀铭，基本材料是铁）等廉价易得的金属。（3）在教学演示之前持续 电解23分钟，让氧气和氢气在电解液中达到饱和状态，再记录气体体积，确 保氢气和氧气体积比为2:11。2. 赛勤万在水的电解实验分析与改进中指出氢气和氧气体积比大于2:1 主要是由于氧气少于理论值。作者列出了以下几种原因：（1）水中杂有氯离子， 生活用水，其中氯离子较多，而且生成的氯气，又易溶于水。这样，就影响氧气的体 积。（2）如果电极不是铂制，部分氧气可能氧化电极。（3）氧气在水里的溶解度 比氢气大，如果电流强度大,可能产生臭氧，而臭氧的溶解度更大。（4）两管水柱 压力不相等,也能造成误差。3. 杨明生在饱和食盐水的电解及其他中探讨了阴极pH的变化。作者认 为在电解过程中虽然有0江不断移向阳极，但由于其迁移速度远远小于其生成速 度，且移向阳极的-还会与阳极生成的氯气发生反应，因此电解时阴极区的0H pH值始终高于阳极区3。4. 童沈阳，金霞在酚酞的变色机理中得出结论：（1）在弱酸及中性溶液 中，酚酞分子具有内酯结构。（2）在弱碱性溶液中，酚酞呈紫红色，其结构为醌型。 （3）在强碱性溶液中酚酞生成无色的甲醇型。（4）在强酸性溶液中，酚酞主要生成 三苯甲基正碳离子。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,（09）:7879.2赛勤万.水的电解实验分析与改进J.安徽教育,1980,（01）:4647.3杨明生.饱和食盐水的电解及其他J.青苹果,2006,（11）:1415.4童沈阳，金霞.酚欧的变色机理J.化学通报,1998,（08）:5255.