水、饱和氯化钠溶液的电解报告

1、水、饱和氯化钠溶液的电解报告电解H2O、电解饱和NaCI溶液一、实验教学目标1. 掌握演示电解H2O、电解饱和NaCI溶液实验操作技能。2. 初步掌握这两个实验的演示教学方法。3. 探索、设计电解水器的代用装置。二、实验原理在水溶液中，电解质通电前发生电离。通电后，离子发生定向移动，并在 电极发生氧化还原反应。1. H2O的电解通电前，H2O发生部分电离：+ -H2O ?H + OH通电后，自由移动的离子发生定向移动，阳离子向阴极移动，阴离子向阳 极移动，发生氧化还原反应。阴极反应：4H + + 4e- 2H2T阳极反应：4OH-4e- 2H2O + O2?总反应：通电2H2O = 2H2T+

2、 O2 t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。1.饱和NaCI溶液的电解：通电前，H2O发生部分电离：+ -H2O ?H + OHNaCI全部发生电离：+ -NaCI= Na + Cl正接：阴极：Fe；阳极：碳棒。阴极反应：2H+ + 2e-H 2t阳极反应：2CI- 2e-CI2 t总反应：通电2NaCI+2H2O =H2T +Qt +2NaOH(2)反接：阴极：碳棒；阳极：Fe。阴极反应：2H + + 2e- T 2阳极反应：Fe 2e- + 20H Fe(OH) 2 ；总反应：通电,入2H2O + Fe=Fe(OH)2 J

3、+H2?直接反接：阴极：碳棒；阳极：Fe。阴极反应：2H + + 2e- th 2?阳极反应：Fe 2e- Fe2+总反应：通电人2H2O + Fe= Fe(OH)2j +H?三、仪器、材料与药品仪器：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。试剂：固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCI溶液。四、实验内容1. H2O的电解使用霍夫曼电解水器电解 H 20使用前，先用水检验霍夫曼电解水器(图1)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

4、则 需要给旋钮涂抹凡士林，并检查塞子是否塞好。配制15%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20 V (电压范围为1424 V，但是20 V时，现象最为明 显)。亠图1霍夫曼电解水器现象：可看到刻度管内有大量的气泡放出，一段时间后，阴极产生的气体 的体积大约为阳极的2倍；打开阴极旋钮，调节速度使液面缓慢上升用向下排 空气法收集气体，点燃，发生爆鸣；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尖口处，发现木条复燃。结论：使用霍夫曼电解水器电解 H20，在阴极产生

5、H2,在阳极产生02。反 应方程式为：通电木木2H2O =2H2T+ 02?2.饱和NaCI溶液的电解如图2所示，向具支U形管中滴加饱和NaCI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（石墨电极）相连，负 极和阴极相连，仔细查对，勿要接反。图2电解饱和食盐水装置注意事项：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。现象：可以看到电极附近有大量气泡产生。 在阴极区，溶液变红，收集气体, 点燃，发生爆鸣；在阳极区上方，用润湿的 KI淀粉试纸检验气体，试纸变蓝。方程式为:通电2NaCI+2H2O =H

6、2T +QT +2NaOH3、探究实验(1)不换溶液在上述实验的基础上反接阴极和阳极。现象：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。解释：这是因为Fe(0H)2在向Fe(0H)3转变。溶液中的氧化性物质渐渐将 Fe(0H)2氧化为Fe(0H)3。反应方程式为：通电2H2O + Fe=Fe(0H)2 J +HT(2)直接反接(铁电极做阳极，石墨电极做阴极)现象：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。解释：该过程为：电解产生的Fe2+被向阴极移动与向阳极移动的 0

7、H-反应, 生成Fe(0H)2,溶液中的氧化性物质会将Fe(OH)2氧化成Fe(0H)3,所以底部有 灰绿色沉淀生成。反应方程式为：通电2H2O + Fe=Fe(OH) 2 J +HT五、相关文献与重点文献综述1陈德善.“电解饱和食盐水演示实验”奇 观J. 化学教学，2004,03:15.评价：作者在原实验结束后，将电极反接， 让学生观察到四道“奇观”，既防止学生产生误 解，又引导学生看个够,实现了非常规思维能力 的养 。口 2杨峰.电解饱和食盐水演示实验的改进 J.中学化学教学参考,2002,03:24.评价：作者利用生物学上的培养皿和玻璃片巧妙设计实验装置，将阳极区和阴极区分开,更有利于说

8、明两个电极分别所发生的反应,并与工业生产上的立式隔膜电解槽有机地联系起来， 使学生掌握工业上利用电解饱和食盐水制取烧 碱和氯气的原理 。3 李静娴 , 陈迪妹 , 元立亭 . 电解饱和食盐 水 实 验 的 优 化 设 计 J. 化 学 教 学,2012,01:45-46.评价：作者认为课本中的实验操作存在收集 一试管的氢气需要较长一段时间和检验氯气的 过程不够简便也不环保两个不足， 因此采用 J 型 管对电解饱和食盐水实验进行了优化设计。 新设 计具有实验现象明显、绿色、操作简单且安全、 时间短、可反复操作等优点。4 陈达, 庄华清 . 电解饱和食盐水实验的新改进 J. 化学教学 ,2012,

9、11:49-50.评价：该作者和文献 3 的作者都看到了课 本中实验装置存在的两个不足之处， 他将试验改 进了两个地方： 阴极和阳极尽可能靠近， 以缩 短离子迁移的距离， 提高电解的速率； 将电解 产生的氯气和氢气封闭在电解器中，便于收集、 教学和减少污染。5 吴辉芳 . 电解饱和食盐水实验的创意设 计 J. 中学化学教学参考 ,2015,22:62.评价：作者指出教材上的实验具有产出气体 速率慢且氯气容易污染氢气的缺点， 改进了实验 装置，使用了指形试管，可以用来收集气体。而 且装置微型化，价格便宜，便于学生操作。6 李永虹 . 电解饱和食盐水及其应用 J. 化学教学 ,2007,01:37

10、-38.评价：这是一篇关于电解饱和食盐水及其应 用的教学设计， 从生活中的氯化钠引进本节课的 氯化钠的化工应用， 从初三的电解水引进现在的 电解饱和食盐水， 并引导学生改进实验装置通过 电解食盐水得到的CI2和NaOH制得次氯酸钠， 让学生学以致用， 尝试自己设计简易的家用消毒剂制造装置。7 何性刚 , 蔡发泉 . 电解饱和氯化钠溶液的 一 个 微 型 实 验 设 计 J. 中 小 学 实 验 与 装 备,2009,06:36 评价：作者设计了一个微型实验， 通过电压表示 数来反映实验现象， 所需仪器较少，操作更简单 , 现象明显。 生成的氯气是微量的， 对空气的污染 很小 , 符合绿色化学理念 , 将该微型实验作为演 示实验能使学生更清楚的观察到实验过程及现 象，会给学生留下深刻的印象 , 收到很好的教学 效果。8 罗畅 , 杜元珍 , 段昌平 . 电解饱和食盐水 的 意 外 现 象