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：第八组组员： 王红梅（12010240089）汪婷（12010240059）魏 琼（ 12010240076）单晓燕（12010240088）电解质溶液一、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。二、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 4-等）的

2、迁移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 OH-）移向阳极。阳极反应： 2Cl- - 2e=Cl2 (氧化反应 )阴极反应： 2H + + 2e=H2 (还原反应 )总化学反应式： 2NaCl+2H 2O=2NaOH+H 2+Cl2 电解水的原理：阴极： 4H+4e =2H阳极： 4OH -4e =O2 +2HO电解氯化铜溶液就是电解氯化铜本身:阳极： 2Cl-2e-=Cl 2 阴极： Cu2+2e- =Cu总反应方程式为 ： CuCl2 =Cu + Cl 2 三、实验用品仪器和材料：自制 H 形管（具支的滴定管

3、）、小烧杯、 U 形管、漏斗、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、 实验内容实验实验操作与步骤实验现象实验原理及实验装置注意事项名解释图称1、 取一只洁净的 U 形阳极区有在直流电场的1、要待尿素完全溶解之后管，向其中倒入含尿素的一层紫红作用下电解质再加入到 U

4、 形管中；硫酸铜溶液和高锰酸钾色溶液；而溶液中的离子2、加入硝酸钾溶液要左右溶液。该混合液的配制方阴极区有会发生定向迁轮流交替的加入保证两侧法是：在 8mL 饱和硫酸一层淡淡移，即阳离子向液面近乎一致，离铜溶液中，加入的蓝色溶阴极方向移动；3、刚开始加入时要使硝酸子3mL0.3% 的高锰酸钾溶液，碳棒上阴离子向阳极钾沿 U 形管壁缓慢流下，的液，加入 2g 尿素，后用附有一层方向移动；故而这样可以保证液面清晰；移滴管细心而缓慢地向 U少量红色可以利用有色、 电极要能触及到电解4动形管的左右管中轮流交物质，而且离子的迁移来质溶液，电压为 25V ；替的加入用稀硫酸酸化碳棒上有说明溶液中离5、所用

5、硝酸钾溶液浓度要的 0.1%的硝酸钾溶液，小气泡出子的迁移。因而小；使其高度各约为 4cm 左现。阳极区液面聚、硫酸铜溶液易水解， 配6右。合大量的水合制硫酸铜溶液时要酸化。2、 在距离分界面 1cm铜离子。阴极区处插入碳棒电极，接通电聚合大量的源，电压调至 25V, 10minMnO -4后 ,观察 U 形管中的现象。1、在 U 形管中注入饱和阴极区溶阴极区的碱性注意不能将阴极和阳极的电食盐水约 50ml，分别插液立刻变增强，生成的电极接反了。解入铁钉，碳棒做电极， 铁成粉红色，Cl2 使碘化钾试饱钉与电源负极相连， 碳棒阳极区支纸变蓝，阴极和与电源正极相连， 电解前管口放出H+不断变为 H

6、2食在阴极区滴入两滴酚酞的气体可所以使 0H-相对盐溶液，用于检验阴极区的使湿润的量增多使酚酞水产物。 2、接通低压直流淀粉碘化显红 色，电源 20V ，几分钟后，观钾试纸变22KI+Cl =2KCl察到阴极区的溶液变为蓝。+I2,阴极区产生红色，用湿润的淀粉碘化2点燃发出H ,钾试纸检验阳极区的气“噗”的响声。体，观察现象。1、在 U 形管中注入用稀阳极产生阳-极1、 配制 CuCl 2 溶液时需电盐酸酸 化的 1mol/L 的的气体可2Cl2先加入几滴稀 HCl ，这-2e =Cl 解CuCl2 溶液约 3/4 管，插使淀粉碘阴极样可以防止 CuCl 2 水氯入碳棒做电极，接通直流化钾试纸

7、Cu2+2e- =Cu解。化电源，阳极既有气体产变蓝；阴极阳极产生 Cl 2 与2、 用一个烧杯固定 U 形铜生，用湿润的淀粉碘化钾碳棒上有KI充分反应使管。溶试纸放在管口处检验阳红色的铜。其变蓝；阴极碳液极产生的气体。 2、电解棒上析出铜。2-3min，停止实验，取出阴极的碳棒，观察电极已镀上一层红色的铜。1. 通入电1、 装置时，注意将管壁（ 1）打开活塞和止水夹，压后，电解阴极：有刻度从漏斗注入 1%氢氧化钠反应现象4H +4e =2H的一侧面向自己，这样便溶液于 H 形管中 ，调节明显，电极于读取数据。实验前，要液面高度至零刻度处， 接表面有大阳极：在活塞处涂上凡士林，切通直流电源，调

8、节电压至量气泡产4OH -4e =O2记在孔的两侧涂少许就电12V 并观察电解速率。 通生，且电压+2HO足够了，以免将孔堵塞而解电约 23 分钟后，关闭为 24V时影响实验的正常进行。 2、水电源。打开两管活塞， 放比电压为装好后，打开水电解器两电出产生的气体再调节液12V时反侧活塞，使其与大气相极面高度至零刻度处。应更为剧通。从漏斗处倒入溶液，（ 2）重新开启电源调，烈。尽量使倒入的两溶液液进行电解，并开始计时，2. 用带火面相平并且在零刻度处。10 分钟后关闭电源。仔星的木条3、塞好活塞后再通电压。细观察阴阳两极产生气检验阳极4、产生的 H 与 O 在水中22体的情况。记录两极气体区气体

9、时，有一定的溶解度，会影响的体积，关闭止水夹， 打木条复燃，实验结果。所以，记时前开活塞，用小试管收集阴说明阳极先接通电压电解几分钟极区产生的气体， 在酒精区产生了使产生的 H2 与 O2 在溶液中灯上点燃，做爆鸣实验。氧气；用小达到饱和后，关闭电源，然后将带火星的木条置试管收集放出气体再重新开启电于阳极尖嘴口处， 观察现阴极区产压进行电解，同时记下电象。再在 24V 电压下进生的气体，解时间。 5、每次电解前行电解，操作步骤同上。做爆鸣实要将电极打磨6、切记阴、（ 3）换回形针做电极，验，发出爆阳两极不能互换。分别在 12V 与 24V 的电鸣声，说明压下做对比实验， 步骤同产生了氢上。比较

10、铁钉与回形针作气。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 压电解时间VH2VVH2/ O2O2Vmin铁 片NaOH1%12V102.91.42.0724V6.83.32.06回形针NaOH1%12V102.61.22.1724V5.32.62.0412V6.22.72.3保险丝H SO1:724V1016.38.02.12412V5.22.42.2保险丝H2SO41:1024V1013.36.52.0五、思考题1. 向溶液中加入尿素的作用 ?是否可用其他物质代替？答： 1、

11、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 KMnO4和 CuSO4 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，铜离子易水解形成氢氧化铜絮状沉淀， 为此需

12、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- ,?=+0.401V,Cl+2e=2Cl ；?=+1.35

13、83V。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： 2HSO4 = 2H+ + 2HSO4+H阳极： 2H +2e2H2S2O8+ H20H2SO + HSO425H2SO5 + H20H2SO4 + H 2 O2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低了。第二个原因就是氢气与氧气在水

14、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：1 由于 H2 和 O2 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H2 和 O2 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； 2 每次电解时都必须将电极打磨；3 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，当电解质溶液浓度相同

15、时（即都是1%的 NaOH(aq) ）, 电压为 24V，产生的 H2 和 O2 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 HSO4;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

16、的过程中，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