水、饱和氯化钠溶液的电解实验报告

1 水 饱和氯化钠溶液的电解水 饱和氯化钠溶液的电解 一 一 实验目的实验目的 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 探索 设计电解水器的代用装置 二 二 实验原理实验原理 1 水的电解 阴极反应 4H 4e 2H2 阳极反应 4OH 4e 2H2O O2 总反应 2H2O 通电 2H2 O2 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 5 以上为宜 2 饱和 NaCl 溶液的电解 i正接 阴极 Fe 阳极 碳棒 阴极反应 2H 2e H2 阳极反应 2Cl 2e Cl2 总反应 2NaCl 2H2O 通电 H2 Cl2 2NaOH ii 反接 阴极 碳棒 阳极 Fe 阴极反应 2H 2e H2 阳极反应 Fe 2e Fe OH 2 总反应 2H2O Fe 通电 Fe OH 2 H2 iii直接反接 阴极 碳棒 阳极 Fe 阴极反应 2H 2e H2 阳极反应 Fe 2e Fe2 总反应 2H2O Fe 通电 Fe OH 2 H2 三 三 主要仪器 材料与药品主要仪器 材料与药品 霍夫曼电解水器 直流低压电源 具支 U 形管 烧杯石墨电极 铁电极 导线 固体 NaOH 酚酞试液 淀粉 KI 试纸 饱和 NaCl 溶液 四 四 实验内容实验内容 1 水的电解 i使用霍夫曼电解水器电解水 使用前 先用水检验霍夫曼电解水器 图一 的气密性 方法是将上部的 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 若不下降则说明气密性良好 否 则需要给旋钮涂抹凡士林 并检查塞子是否塞好 打开霍夫曼电解水器上部的两个旋钮 加水加到最高刻度处 量取加入水 的体积 这就是需要加入的 5 的 NaOH 溶液的体积 2 配制 5 的 NaOH 溶液 冷却至室温后 由贮液器加入 5 的 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 电压范围为 14 24V 但是 20V 时 现象最为明显 时 可看到刻度管内有大量的气泡放出 电解大约有 1 2cm 气柱时停止电解 静置一会使管内的气泡全部上升后 将气体放出 图 1 1 霍夫曼电解水器 再次接通电源开始电解 约 10min 可以看到阴极产生的气体的体积为阳极 的 2 倍 ii检验电解出来的气体 打开阴极旋钮 调节速度使液面缓慢上升 先徘一会 将导气管内的空气 排出 防止氢气中混有空气 发生爆炸 在阴极的尖嘴处点燃 若尖嘴口太大 可用比尖嘴稍细一点的木棍塞上使气体能够出来 而空气不能够进去 用干燥 的小烧杯罩住火焰 看到烧杯壁上有水雾生成 说明阴极生成的是 H2 打开阳极旋钮 调节速度使液面缓慢上升 将带火星的木条放在阳极的小 型漏斗内 发现木条复燃 说明阳极生成的是 O2 图 1 2 气体体积比 2 1 图 1 3 阴极气体燃烧 图 1 4 阳极气体助燃 2 饱和 NaCl 溶液的电解 如图二所示 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 铁电极和石墨电极 使用时 要想进行预处理 用砂纸打磨铁电极 除去铁锈 用水清洗石墨电极 接通低压直流电源 6 12V 可以看到电极附近有大量气泡产生 在阴极区 溶液变红 说明阴极区溶液呈碱性 在阳极区上方 用润湿的 KI 淀粉试纸试之 变蓝 说明在阳极区有 Cl2生成 3 图 2 1 电解 NaCl 水溶液装置 图 2 2 电解 NaCl 水溶液现象 3 探究实验 i不换溶液在上述实验的基础上反接阴极和阳极 发现在铁电极的一侧 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 这是因为 Fe OH 2在向 Fe OH 3转变 溶液中的氧化性物质渐渐将 Fe OH 2氧化 为 Fe OH 3 图 3 1 反接 电解 NaCl 水溶液现象 ii直接反接 铁电极做阳极 石墨电极做阴极 电解时发现电极附近 没有 Fe OH 2絮状沉淀生成 看见铁电极附近溶液变黄 且黄色渐渐向下移动 在具支 U 形管底部生成灰绿色沉淀 该过程为 电解产生的 Fe2 被向阴极移动 与向阳极移动的 OH 反应 生成 Fe OH 2 溶液中的氧化性物质会将 Fe OH 2氧 化成 Fe OH 3 所以底部有灰绿色沉淀生成 4 图 3 2 直接反接 电解 NaCl 水溶液现象 五 五 注意事项注意事项 1 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 2 电解水时 若有低压直流电源 调高