电解硫酸铜溶液

1、电解硫酸铜溶液中学生自主探究电解硫酸铜实验作者：新余四中刘趁桢一 . 弓丨言： 同学们总是在为课本上的实验兴叹的同时，也想自己尝试， 但当发现手头上的材料不够时，总想着去买，其实不用大功率的直流电源了，你只需要三节电池和下述相关材料就可以了。-当然，收获知识才是最重要的。自己动手实验对初三升入高中的同学进一步学习电化学是有帮助的?下面我从实验开始介绍，再提供例题供学电化学的同学参考 ?二.实验目的 : 明确电解池中使用惰性电极 c 电解硫酸 铜溶液制硫酸的实质。实验器材： 4.5v 电源， （0.2A 直流电 ），电流表（0? 3A）CuSO4.5H2O 晶体， 200ML 蒸馏水，碳（石墨）

2、棒（市场上的圆规铅笔芯2b 可替代 ）, PH试纸广泛 1? 14，导线若100g 最大称量 MAX ）干（带鳄鱼夹）。开关。托盘天平。筒 100ML.CuS04 溶液通电.1.=2 Cu一实验原理：总反应CuSO4+2H2O（阴极）+2H2SO4+O2f2.电解池（烧杯）中的反应分析离子方程式：碳棒属于溶液中的cu2+与0H-分别得失电子，由于（放电能力）cu2+H+OH->>,SO42-，因此阴极上的Cu2+放电生成 Cu，阳极上的 0H-放电生 成 02，电极反应如下：阴极（与电源负极相连）2Cu 2+4e - = 2Cu阳极：（与电源正极相连）4OH- -4 e - =O2

3、f+2H2O三 ?实验步骤。根据硫酸铜（五水合晶体）在三十摄氏度的溶解度为37.8g 使用托盘天平（ 100gMAX） 称量 75.6g 五水合硫酸铜晶体用纸倒入烧杯中，并用玻璃棒转移晶体，量桶分两次量取100ML蒸馏水，倒入烧杯中（BOMEX,250ML）,用玻璃棒搅拌充分溶解，制得其浓溶液。 将两根石墨电极棒分别用鳄鱼夹夹住位于烧杯的两侧如图，后闭合开关，检查电流表视数是否过大或过小，过大则说明短路，过小则可能是接触不良或电池电压过小，建议在电源两端并联一个（ 015v ）的电压表（用来检测路端电压）。检查完毕后即可开始电解工作。如图所示。_+t四 . 实验现象：开始电解15mi n 后，

4、阳极有少量气泡出现，阴极有少量红色物质生成。具体如下。实PH验现阴 极阳 极 总体象进值现象行日 期6.545出现极汝少量红色物贡附着质有极少量的无明显气泡产生现象6.1043出现较少红色液面有物质碳棒断裂，所下降，原阳极位置下降了液面上漂浮约 15ML着少量气泡更换新碳棒6.15326.191碳棒表面附着一层红色物质，易剥落（疑似有氢气产生）红色物质，取出后 5h 暴露 在富含co2 的 湿润环境下， 表面附着一层 翠绿色的物质碳棒断裂，更新碳棒，有较多气泡匀速从极上浮碳棒断裂，更新碳棒， 更新电池 后，电流表 示数增大，单位时间气泡数增多液面下降至160ML液面降至140ML酸性较强2CO

5、3碱式碳酸铜+反应后反思： 1 为什么阳极碳棒易断裂：由于阳极生成的气体以小气泡的形式溢出，易使石墨沿片层之间断裂（石墨片层间主要是以分子间作用力维系） 2为什么会有蓝绿色物质生成：由于房间湿气重，CO2浓度高 ,易生成铜锈（碱式碳酸铜）Cu2（OH）2CO3眼镜框上鼻托上的绿点就是它在作拓展： 1. 若想使电解质恢复原状态，遵循“缺什么补什么”的原则，一般 加入阴极产物 (Cu) 与阳极产物 (O2 ) 两物质中元素组成的化合物，可加入CuO， CuCO3,但不可力口Cu(OH) 2, Cu 2 (OH) 2 CO 3, 这些物质会使溶液中的水增多，到溶质质量分数偏小。2. 当硫酸铜中的 铜

6、离子全部放电析出时时，要考虑恢复原状态时，可用 Cu(OH), 因为 接下来是电解硫酸溶液，将会有水 消耗，要保持【Cu2+】(浓度)不变，可考虑用此，或加了CuO后加一定量的水，亦或是加碱式碳酸铜。3. 电解顺序是先电解硫酸铜，再电解硫酸.举个例子：如图电解一定量的硫酸铜溶液的实验装置如图，电解的实验数据如图，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积（标准状况） . 则下列说法正确的是： A. 开始时 b 电极有红色物质析出，而后有气泡产生B.a 电极上的电子经溶液流向b 极 再流入直流电源C. 曲线 P? Q段表示产生 H2和 02 的体积比为 1: 2

7、D. 从开始到 Q点收集到的混合气体 中有O.lmol 氧气v/L根据电子流向知，阴极、 b 为阳极，开始时，阴极上铜离子放电、 阳极上氢氧根离子放电，所以电池反应式为2Cu2+2H2O=电解 Cu+02 f +4H+，当铜离子 完全放电后，再继续电解相当于电解水， 电池反 应式为 2H2O电解 2H2 f +O2 f, 所以从 0 到 P 点，生成的气体为氧气，从 P 到 Q点生成的气 体是氧气和氢气， P 点收集到n (02 )体积 =4.48L-1.12L=3.36L,从 P到 Q收集到气体, 其物 质的量, 根据 2H2O 电解=2H2 f +O2 f, 从 P 到 Q收集的氢气和氧气物 质的量之比为 2: 1，则从 P 到 Q点收集到的氢 气物质的量是 0.1mol 、氧气的物质的量是0.0 5mol ,.A ? b 为阳极，阳极上电极反应式为2H2O-4e-=4H+O2f, 所以 b 电极上只有无色气泡生成，故 A 错误；B?电子不进入电解质溶液，电解质溶液中