电解饱和食盐水的装置.doc

参考资料电解水与电解饱和食盐水装置的制作我们制作一套装置即可电解水又可电解饱和食盐水，用于演示实验很方便。具体的制作方法及操作步骤如下：一、制作材料18号大橡皮塞一只，能与橡皮塞配套的塑料瓶（盛放氧化钙试剂的）一只，15120mm玻璃管两根，能与玻璃管配套的1号橡皮塞两只：医用注射针头两支，1号干电池中的碳棒（858mm）两根，回形针两个，直径为0.51.0mm铜导线若干厘米，玻璃导管一根，铝箔纸团（香烟盒上的铝箔纸）两个。二、制作方法1大橡皮塞的孔 在塞大端打两个直径略小于玻璃管外径的大孔和两个直径为8mm的小孔，其深度均为塞的高度2/3，拔去皮芯，并在两大孔下各打通一个直径略小于碳棒直径的小孔。在塞小端中央央打一小孔，直通两大孔止，拔去皮芯。见图1。2电极的制作 将两根碳棒的一端都稍稍磨尖，即为一对电解饱和食盐水的石墨电极。将两个回形针弄直，一端绕成螺旋状，另一端（直端）穿过一个直径略大于碳棒直径的小橡皮塞（自制）上，即为一对电解水的铁丝电极。演示时，可根据实验内容和一对电极，并将此对电极分别插入两电极插孔内。3排气孔的制作 在两只1号橡皮塞小端各打一深度为塞高度4/5的小孔，拔去皮芯，用缝纫针刺穿，再将注射针头穿过塞子（注意：不能堵塞针孔），针头大端嵌进小孔里，并塞紧在玻璃管一端上，即为两排气孔。4演示装置 将铜导线穿过大橡皮塞大端两个未通的小孔，并分别与两电极连接。在塑料瓶身中部打一小孔，作为进出气的通路。按图2装配。当每个电极插孔插入螺旋状铁丝电极，电解液为5%10%的氢氧化钠溶液时，此装置为电解水装置。当每个电极插孔插入石墨电极，电解液为饱和食盐水时，此装置为电解饱和食盐水的装置。三、操作步骤取下大橡皮塞，往瓶内注入80100mL电解液，盖紧橡皮塞。用手抓住塑料瓶身，拇指按住瓶身上的小孔，用力挤压瓶身，电解液便通过导管进入玻璃管中，当电解液从两针孔逸出时，停止挤压，用铝箔纸团堵住两针孔（针尖扎入纸团内），松开手，空气从瓶身的小孔进入，瓶子恢复原状，玻璃管中的电解液也不会流下来。接通69V直流电，电解34min后；若电解液为5%10%的氢氧化钠溶液时，氢气可弃满玻璃管，氧气可弃满约1/2玻璃管；若电解液为饱和食盐水时，氢气可充满玻璃管，氯气约一玻璃管。检验气体时，同样用拇指按住瓶身上的小孔，将一针头上的纸团去掉，用燃着的火柴梗接近针孔，同时挤压瓶身，针孔上并有安静燃烧着的淡蓝色火焰，时间持续45S，可检出是氢气。当氢气烧尽后，用纸团再次堵住针孔，松开手，瓶子又恢复原状，便检验另一玻璃管中的气体，检验步骤同上。当玻璃管中的气体用尽后，用纸团堵住针孔，松开手，可再次通电作重复演示实验。四、几点说明1该装置的材料易得，成本低廉。该装置容易控制，操作简便，药品用量较少，实验现象明显，需时较短，可重复演示。2制作时，注意各相连处要紧密，保证不漏气，否则，电解液不能进入玻璃管中。塞下的导管要尽量接近瓶底，以减少电解液的用量。3做电解水实验时，为保证生成的氢气与氧气体积比为2：1，可预先电解几次。因为，在相同温度下，氧气的溶解度比氢气大；又因的生成；加之阳极氧化也要消耗一部分氧气，因此，电解水时要作预电解，否则，得不到氢气与氧气的体积比是2：1的良好效果。4做电解饱和食盐水实验时，向电解液中滴加35滴酚酞试液，通电后不久，可见阴极处的溶液变红，现象明显，说明有氢氧化钠生成。碳棒一端磨尖，目的是使产生的气体容易逸出，也便于观察。更换电极（拔出铁丝电极，插入石墨电极，或反之）和电解液之前，应将该装置洗净，以免电解液污染，影响电解效果。二、电解食盐水电解食盐水之一原理氯化钠水溶液的离子种类有：Na+、Cl-、H+、OH-，电极反应为：阳极反应：2Cl-2e=Cl2阴极反应：2H2O+2e=H2+2OH-总反应：2Cl-+2H2O2OH-+H2+Cl2实际上，饱和食盐水中Cl-=5.30molL-1，阳极附近pH=4，由奈斯特方程而知：在阳极应析出氧气而不是氯气，但因氧气过电位大，反而是氯离子比水易被氧化。氯气在石墨电极的过电位为0.251V，氧气为1.09V。离子在电极上放电时过电位的大小与电极的材料、电流密度和温度有关。用品1仪器 支管U形管、软木塞、导线、低压直流电源、250mL烧杯、250mL量筒、石墨电极、铁架台、玻璃管、自制电解食盐水器。2试剂 2molL-1CaCl溶液、1molL-1NaCl的溶液、酚酞指示剂、1molL-1KI溶液、淀粉溶液操作1自制食盐水电解器。用250mL烧杯，中间放入两个平行的玻璃管，用管顶软木塞串连细玻璃导管后，再用乳胶管(2)套在玻璃尖嘴(1)。管底用碳棒(6)作电极，导管接通饱和食盐水，(3)和(4)分别为阳极区、阴极区的氯气和氢气。如图A所示。电解食盐水的装置可以简化为图B那样。用一支带有支管的U形管(1)，再用带石墨电极(2)的软木塞使插入饱和食盐水的电极固定好。2操作和现象。按A或B图装置，当通入1224V的直流电源，可以观察有大量气泡发生，阴极区气泡更多。约3min就可收集到15mL左右的气体。在尖嘴处将酚酞滴入时，只在阴极区变为粉红色。再将滤纸在碘化钾溶液（有少量淀粉）沾湿后，放在阴极的尖嘴上，便立即变为蓝色，无淀粉时则为棕色。如用图B装置时，可在支管处检验氯气的存在。直流电源可用612V。检验氢气可用点燃法。电解食盐水之二原理同之一用品烧杯、具支U形管、单孔塞、弯曲导管、小试管、铁丝网柱、碳棒、NaOH溶液、KI淀粉溶液、饱和食盐水操作1取25200mm的具支U形管，配好两只单孔塞。在U形管的一端塞上附有弯形导管（内加碘化钾淀粉溶液），另一端塞上附直型导气管，并套上一支小试管以收集氢气。用铁丝网柱（由100100mm铁丝网卷制而成）作阴极，碳棒作阳极，装置如图所示。2打开开关a，利用虹吸原理向U形管内加满饱和食盐水溶液（内滴有几滴酚酞溶液）3接通直流电源(1224V)，几秒钟后阴极区溶液变成红色。打开开关b，控制好液体流量，让贮液瓶里的饱和食盐水自动流入阳极区，氢氧化钠和食盐混合溶液由阴极区流入烧杯中。4约两分钟后，碘化钾淀粉溶液变成蓝色，证明放出的气体是氯气。停止通电，关闭开关b。用爆鸣法检验试管中收集的气体，证明它是氢气。备注1阴极用多层铁丝网柱，电极跟溶液的接触面积大，电解快，产生氢气和氯气的量多，便于收集检验。2饱和食盐水要经过精制，除去Ca2+、Mg2+等杂质离子，以防在阴极区产生沉淀物。也可以用化学纯氯化钠配制成食盐水。3阴极区红色消失的原因是由于碱性增强。电解食盐水之三原理在饱和食盐水中，存在着两种电离：NaCl=Na+Cl-H2OH+OH-接通电源时，Na+和H+离子向阴极移动，Cl-和OH-离子向阳极移动，但因H+离子比Na+离子容易得电子，Cl-离子比OH-离子容易失去电子，所以在电极上的反应为：阳极 2Cl-2e=Cl2阴极 2H+2e=H2在阴极附近的溶液中，Na+和OH-离子形成氢氧化钠，故溶液呈强碱性。总的方程式可以表示为：2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2由于氢气与氯气在一定条件下易反应甚至引起爆炸。故电解时必须将阴极与阳极隔开，以便分别收集两种气体，因而像工业上一样实验时也要把它用隔膜分开，形成阴极室和阳极室。用品食盐、淀粉、碘化钾、酚酞试剂。玻璃方槽、烧杯、直通管、玻璃导管、乳胶管、铁钉、碳棒、蛋壳、漏斗、导线、干电池、直流电源、玻璃纸、铁丝网、凡士林、分液漏斗。操作蛋壳漏斗法，这是既简便，用药量少又省时间的一种方法。1取普通漏斗一只，把一支有一段乳胶管的大铁钉从下方堵住漏斗管，要求不漏液。2再取一只空鸡蛋壳，先去内衣洗净，放在漏斗中，以一号电池拆得的碳棒放入蛋壳内。3连接导线，直流电源的正极接碳棒，负极接铁钉。4向蛋壳内外充满饱和食盐水，并在蛋壳内加淀粉碘化钾溶液数滴，向蛋壳外漏斗中加酚酞数滴。5接通电源，观察两极附近气泡发生情况，最后可看到铁钉附近变红，碳棒附近溶液变蓝。备注1本实验的方法成功率很高，氢气与氯气可以分开，现象也很明显，主要是做到盐水浓度必须饱和，如过稀氯气易溶解，则会造成一系列的问题，所以实验时间不可过长，否则需补充食盐。2电解液的温度不可太低，一般以在20到30之间为