电解质溶液实验报告

1、化学教学论实验电解质溶液实验报告学院：化学化工学院班级： 10 级化教班组： 组员：第八组王红梅(12010240089) 汪 婷( 12010240059) 魏 琼( 12010240076) 单晓燕(12010240088)电解质溶液、实验目的1、了解电解质溶液的化学原理，电极发生的氧化还原反应及其产物；2、掌握离子迁移、电解水、电解饱和食盐水与电解氯化铜的实验演示技能;3、以及探究浓度、电压、电极对电解质溶液电解速率的影响。、实验原理电解质溶液在直流电场的作用下，溶液中的离子发生定向移动，即阴离子向 阳极方向移动，阳离子向阴极方向移动。可以利用某些有色离子（如Cu2+,MnO 等）的迁移

2、来演示说明溶液中离子的迁移。氯化钠溶液在直流电场作用下，阳离子（即Na+和H+）移向阴极，阴离子（即 Cl-和0H-）移向阳极。阳极反应：2C1- - 2e=Cl2 T （氧化反应）阴极反应：2H + + 2e=f T （还原反应）总化学反应式：2NaCI+2H 2O=2NaOH+H 2 T +CI2 T电解水的原理：阴极：4H*+4e- =2HT阳极：40H -4e - =OT +2H2O电解氯化铜溶液就是电解氯化铜本身：阳极：2CI-2e-=Cl2 T阴极：Cu2+2e-=Cu总反应方程式为实验用品CuCb =Cu + Cl 2 T仪器和材料：自制H形管（具支的滴定管）、小烧杯、U形管、漏

3、斗、量筒、 尖嘴玻璃管、滴定管、直流稳压电源、铁架台及附件、铁钉电极、回形针电极、保险丝电极 弹簧夹、导线、碳棒电极、橡皮塞、橡皮管、托盘天平小试管玻璃棒火柴酒精灯药品：稀盐酸、1:7的硫酸、1;10的硫酸、饱和硫酸铜溶液、饱和食盐水溶 液、0.3%的高锰酸钾溶液、0.1%稀硫酸酸化的硝酸钾溶液、1mol/L氯化铜 溶液、酚酞试剂、淀粉碘化钾试纸、尿素。四、实验内容实验 名 称实验操作与步骤实验现象实验原理及解释实验装置注意事项离 子 的 移 动阳极区有 一层紫红 色溶液；而 阴极区有 一层淡淡 的蓝色溶 液，碳棒上 附有一层 少量红色 物质，而且 碳棒上有 小气泡出在直流电场的 作用下电解质

4、 溶液中的离子 会发生定向迁 移，即阳离子向 阴极方向移动； 阴离子向阳极 方向移动；故而 可以利用有色 离子的迁移来 说明溶液中离 子的迁移。因而1、取一只洁净的U形 管，向其中倒入含尿素的 硫酸铜溶液和高锰酸钾 溶液。该混合液的配制方 法是：在8mL饱和硫酸 铜溶液中，加入3mL0.3%的高锰酸钾溶液，加入2g尿素，后用 滴管细心而缓慢地向 U 形管的左右管中轮流交 替的加入用稀硫酸酸化的0.1%的硝酸钾溶液，1、要待尿素完全溶解之后 再加入到U形管中；2、加入硝酸钾溶液要左右 轮流交替的加入保证两侧 液面近乎一致，3、刚开始加入时要使硝酸 钾沿U形管壁缓慢流下， 这样可以保证液面清晰；4

5、、电极要能触及到电解 质溶液，电压为25V ；5、所用硝酸钾溶液浓度要 小；使其高度各约为4cm左 右。2、在距离分界面 1cm 处插入碳棒电极，接通电 源，电压调至25V, 10min 后,观察U形管中的现阳极区液面聚 合大量的水合 铜离子。阴极区 聚合大量的Mn 0-46硫酸铜溶液易水解，配 制硫酸铜溶液时要酸化。电解饱和食盐水象。1、在U形管中注入饱和 食盐水约50ml，分别插 入铁钉，碳棒做电极，铁 钉与电源负极相连，碳棒 与电源正极相连，电解前 在阴极区滴入两滴酚酞 溶液，用于检验阴极区的 产物。2、接通低压直流 电源20V，几分钟后，观 察到阴极区的溶液变为 红色，用湿润的淀粉碘化

6、 钾试纸检验阳极区的气阴极区溶 液立刻变 成粉红色， 阳极区支 管口放出 的气体可 使湿润的 淀粉碘化 钾试纸变 蓝。阴极区的碱性 增强，生成的 CI2使碘化钾试 纸变蓝，阴极 H+不断变为H2 所以使0H-相对 量增多使酚酞 显红色， 2KI+CI 2=2KCI +|2,阴极区产生 H2,点燃发出“噗”的响声。注意不能将阴极和阳极的 电极接反了。电解氯化铜溶液体，观察现象。1、在U形管中注入用稀 盐酸酸化的1mol/L的 CuCl2溶液约3/4管，插 入碳棒做电极，接通直流 电源，阳极既有气体产 生,用湿润的淀粉碘化钾 试纸放在管口处检验阳 极产生的气体。2、电解 2-3min，停止实验，取

7、出 阴极的碳棒，观察电极已 镀上一层红色的铜。阳极产生阳极的气体可2C-2e-=Cl2f使淀粉碘阴极化钾试纸CiT+2e=Cu变蓝；阴极阳极产生Cl2与碳棒上有KI充分反应使红色的铜。其变蓝；阴极碳 棒上析出铜。1、配制CuCl2溶液时需先加入几滴稀HCI，这 样可以防止 CuCl2水 解。2、用一个烧杯固定U形 管。电解水电极（1）打开活塞和止水夹， 从漏斗注入1%氢氧化钠 溶液于H形管中，调节 液面高度至零刻度处，接 通直流电源，调节电压至 12V并观察电解速率。通 电约23分钟后，关闭 电源。打开两管活塞，放 出产生的气体再调节液 面高度至零刻度处。（2）重新开启电源调， 进行电解，并开

8、始计时，1.通入电 压后，电解阴极：反应现象4H+ +4e - =2H明显，电极T表面有大阳极：量气泡产4OH-4e - =O生，且电压T +2HO为24V时比电压为12V时反应更为剧烈。2.用带火1、装置时，注意将管壁 有刻度的一侧面向自己，这样便 于读取数据。实验前，要 在活塞处涂上凡士林，切 记在孔的两侧涂少许就 足够了，以免将孔堵塞而 影响实验的正常进行。2、 装好后，打开水电解器两 侧活塞，使其与大气相 通。从漏斗处倒入溶液， 尽量使倒入的两溶液液 面相平并且在零刻度处。星的木条 检验阳极 区气体时， 木条复燃， 说明阳极 区产生了 氧气；用小 试管收集 阴极区产 生的气体， 做爆鸣

9、实 验，发出爆 鸣声，说明 产生了氢 气。3、塞好活塞后再通电压。4、产生的”与Q在水中 有一定的溶解度，会影响 实验结果。所以，记时前 先接通电压电解几分钟使产生的H与Q在溶液中 达到饱和后，关闭电源， 放出气体再重新开启电 压进行电解，同时记下电 解时间。5、每次电解前 要将电极打磨6切记阴、 阳两极不能互换。10分钟后关闭电源。仔 细观察阴阳两极产生气 体的情况。记录两极气体 的体积，关闭止水夹，打 开活塞，用小试管收集阴 极区产生的气体，在酒精 灯上点燃，做爆鸣实验。 然后将带火星的木条置 于阳极尖嘴口处，观察现 象。再在24V电压下进 行电解，操作步骤同上。（3）换回形针做电极， 分

10、别在12V与24V的电 压下做对比实验，步骤同 上。比较铁钉与回形针作 电极时电解速率的快慢。（4）分别用（1： 10）与 1： 7）的硫酸作电解质溶液，保险丝做电极，重 复进行实验。将实验结果 记录于下表。电解材料电解质浓度电压V电解时间minV H2V2VH2/ O2铁片NaOH1%12V102.91.42.0724V6.83.32.06回形针NaOH1%12V102.61.22.1724V5.32.62.04保险丝H2SQ1:712V106.22.72.324V16.38.02.1保险丝H2SQ1:1012V105.22.42.224V13.36.52.0五、思考题1. 向溶液中加入尿素

11、的作用 ?是否可用其他物质代替？答： 1、加入尿素的作用是增加溶液的比重，使混合液和硝酸钾界面更加清 晰；2、可以用其他物质代替，需满足的条件是：a.非电解质；b.与KMnOj口 CuSO 均不反应； c. 溶于水； d. 无色物质，如蔗糖可以作为代替物。2. 在做电解饱和食盐水是为什么要向溶液中加入用稀硫酸酸化过的0.1%的硝酸钾溶液，而且要左右轮流交替的加入？答：第一，选择1%的硝酸钾溶液的原因有三点：硝酸钾溶液没有颜色， 便于观察有色离子的移动；硝酸钾溶液不参与电解 ；1%的硝酸钾溶液密度比 较小，可以使界面保持清晰。第二，由于电解作用，会使得铜离子移动到 1%的硝酸钾溶液中，铜离 子易

12、水解形成氢氧化铜絮状沉淀， 为此需要进行酸化抑制其水解。 而用稀硫酸是 因为硫酸根离子不参与电解。第三， 轮流交替在 U 型管中加入 1%的硝酸钾溶液的目的是为了让两边 液面一样高，便于观察离子移动。3. 电解饱和食盐水时，为什么在阴极区滴加酚酞试液后溶液会变为红色？ 答：阴极区因H发生电解反应而被消耗，故 OH浓度增大，滴入酚酞后溶液 变红。4电解饱和食盐水时为何碳棒作阳极，铁片作阴极？答：因为在酸性条件下： Fe2+2e-=Fe，?=-0.409V ， 在碱性条件下Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-， ?=-0.877V, 在阳极区： 4OH-= O2+ H2O+4e- ,?=+0.4

13、01V,Cl+2e=2Cl ； ?=+1.3583V。 若用铁作阳极，无论在酸性还是碱性条件下，都是电极本身放电，即 电极本身参与了反应而被消耗，因此，电解时往往用惰性导电材料作为阳极。5.分析电解水，所得H2和O2比例偏离2:1的因素？答：电解水， 所得氢气和氧气体积比值偏离 2： 1 主要是由于氧气体积偏低， 造成氧气体积偏低的主要原因是由于副反应所造成的：阴极：2HSO = 2H+ + 2HSOT阳极：2HI +2e = HSQ+ 甩0= H2SCO + H2SQH2SO + H20= H2SQ + H2Q阳极处所生成的过氧化氢在酸性溶液里比较稳定， 不易分解出氧， 所以氧气 的体积就偏

14、低了。第二个原因就是氢气与氧气在水溶液中有一定的溶解度。 1 体 积水可溶解 0.02 体积的氢气， 0.03 体积的氧气， 氧气比氢气在水中的溶解度大。6. 电解水时采取什么措施，使得体积比接近 2:1 ？答：由于H和Q在都有一定的溶解度，所以记时前应该先接通电源电解 几分钟左右，使H和O在溶液中达到饱和，打开活塞，放出所产生的气体，然 后再进行后续电解； 每次电解时都必须将电极打磨； 读数时一定要准确， 视线与液体凹液面平行。7. 探索电解水时电解质溶液浓度和电压的最佳条件？答：根据记录的数据， 比较几种不同材料作电极， 不同溶液作电解质溶液的 电解水产生气体的体积，可以清楚的看出，当电解

15、质溶液浓度相同时(即都是1%的NaOH（q）,电压为24V,产生的H和Q的体积比更接近理论值。 当电极相同时， 电解质溶液浓度不同， 电压相同时， 浓度小的实验结果更接 近理论值，适宜浓度为：1:10的HSO当电极相同, 电解质溶液浓度相同, 而电压不同时, 电压大的实验结果更接 近理论值,适宜电压： 24V.实验反思 在这次实验准备过程中, 由于四个电解实验, 每个实验都只做了一遍, 导致 在给学生讲解实验时, 以及解决一些实验过程中的突发事件时, 并没有及时, 正 确,妥善地处理好。由于一些粗心, 在做电解饱和氯化铜的试验时, 电极的正负装反了, 导致实 验过程中没有出现现象。在探索的过程

16、中,我们小组发现问题,提出问题,齐心协力,合作交流解决 问题,将团队精神发挥得很好,我们互相学习,在本次试验过程中受益很大。 电解质溶液实验总结 :（一）、作过程中出现的问题 :1、在做离子迁移的实验时, 我们强调在滴加 KNO3 溶液时要轮流交替的沿 U 型 管壁滴加但有的同学还是悬空滴加,甚至有个别同学边加边振荡。2、在做电解水的实验时,有个别小组把装置还没有装好就加电解质溶液,导致 溶液洒在实验桌上。3、在检验阴、阳极产物时,把产物弄混,检验不出现象。（二）、预习报告中出现的问题：1 、预习报告中有些同学还在写实验准备,实验准备只需实验准备小组同学写, 其他人不需要写。2、做完实验后个别同学没有完善预习报