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文档简介

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

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

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、材料与药品仪器和材料: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、玻璃棒、烧杯药品:固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCl溶液四、实验内容

1.水的电解用霍夫曼电解水器电解水

打开霍夫曼电解水器(如下图)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。

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。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。霍夫曼电解水器此法的缺点:霍夫曼电解水器系玻璃制品,容易破损,加之电极采用金属铂,造价较高。2.饱和NaCl溶液的电解

如下图,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(10V左右)。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。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。六、思考与讨论1、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-1,H2为18.2mL.L-1;②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-;③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-1Na2SO4溶液浸泡,平铺在玻璃片上。向滤纸中央放置

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