实验6-水、饱和氯化钠溶液的电解

水、饱和氯化钠溶液的电解一、目的与要求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 水的电解：通电 阴极反应：2H+2e-H2阳极反应：4OH-4e-2H2O+O2 总反应：2H2O = 2H2+O2 饱和NaCl溶液的电解通电 阴极反应：2H+2e-H2 阳极反应：2Cl-2e-Cl2 总反应：2NaCl+2H2O = H2+Cl2+2NaOH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、烧杯、玻璃棒；固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、NaCl饱和溶液。四、实验内容 1.水的电解 用霍夫曼电解水器电解水 1、检查气密性 关闭霍夫曼电解水器（图6-8）上部的两个旋钮，然后向贮液器中加入水，观察贮液器中水面的变化，若无变化，证明气密性良好，若下降了，则应在活塞处涂抹凡士林或将下部电极处的塞子塞紧（本实验中的现象：贮液器中水的页面并没有下降，证明气密性良好）；2、打开霍夫曼电解水器上部两个旋钮，由贮液器加5%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、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，可看到阴极产生的气体的体积为阳极的2倍（本实验现象：阴极产生的气体约为阳极的2倍）； 4、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。（本实验中的现象：收集阴极产生的气体，点燃后发生爆鸣，将带火星的火柴梗移至阳极管口，带火星的火柴梗复燃）。 图6-8 霍夫曼电解水器 2.饱和NaCl溶液的电解 如图6-10，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。（本实验现象：阴极区，溶液变红，将湿润的淀粉KI试纸移至阳极区支管口，其变蓝）。图6-10 电解NaCl水溶液装置五、注意事项 1.用霍夫曼电解水器时，电解液为5%的H2SO4或5%的NaOH溶液。 2.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1224V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.电解饱和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。6、电解饱和NaCl时，一定注意将铁电极连在电源的负极。7、电解饱和NaCl的过程中，阴极是铁而不是惰性电极的原因，是为了突出金属不能做阳极。六、思考与讨论 1.电解水时，产生气体体积比和理论上的21不一致，主要由于以下几个方面的原因：气体溶解度不同。20、1kPa时，O2为31mL.L-1，H2为18.2 mL.L-1；电极材料与O2发生了反应。如NaOH中含有的少量NaCl，阳极放出的氧原子与Cl-生成ClO-；电极上的其他副反应。 2.电解水时对电极材料的选择是：酸性溶液用铂、铅或电工用保险丝；碱性溶液用铂、镍或不锈钢丝。无论酸性或碱性溶液，都不宜用铜或石墨作电极。前者在电解时其阳极不断被溶解，减少O2的生成量；后者的超电压高，且对气体有吸附作用，产生气体速率慢。3.检验离子定向移动的装置：将长约5cm、宽约3cm的滤纸预先用1mol.L-1 Na2SO4溶液浸泡，平铺在玻璃片上。向滤纸中央放置几粒KMnO4晶体，在对称于晶体约2cm处各放置一石墨电极，用鳄鱼夹将石墨、滤纸、玻璃片夹在一起，调节直流电压至12V后接通电源，即可看到紫红色斑点向正极移动。七、实验反思 1、讲解实验时，注意不能过于密集的提出问题； 2、作为一名教师，在给同学讲解实验原理时，一定要讲的清楚明了；讲解仪器时一定要将其用法和注意事项讲清楚，尤其是学生第一次接触到的仪器； 3、作为一名化学教师，一定要注意规范的化学用语。