电解饱和食盐水.doc

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Cl、OH，当接通直流电源后，Cl、OH移向阳极，Na、H移向阴极。阳极Cl比OH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OH数目相对增多，反应方程式如下阳极：2Cl2e=Cl2 阴极：2H2e=H2总反应式：2NaCl2H2O电解2NaOHH2Cl2本次实验中，我们用碳棒做阳极材料，铁钉做阴极材料。用1015V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