电解质溶液实验报告

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+，MnO4-等）的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+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑电解水的原理：阴极：4H﹢+4e﹣=2H2↑阳极：4OH﹣-4e﹣=O2↑+2H2O电解氯化铜溶液就是电解氯化铜本身:阳极：2Cl--2e-==Cl2↑阴极：Cu2++2e-==Cu总反应方程式为：CuCl2=Cu+Cl2↑实验用品仪器和材料：自制H形管（具支的滴定管）、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。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图注意事项五、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、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：①硝酸钾溶液没有颜色，便于观察有色离子的移动；②硝酸钾溶液不参与电解;③1%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，ø=-0.409V，在碱性条件下Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，ø=-0.877V,在阳极区：4OH-=O2+H2O+4e-,ø=+0.401V,Cl+2e=2Cl；ø=+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：2H2SO4==2H++2HSO4―阳极：2H++2e―＝H2H2S2O8+H20＝H2SO4+H2SO5H2SO5+H20＝H2SO4+H2O2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：eq\o\ac(○,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；eq\o\ac(○,2)每次电解时都必须将电极打磨；eq\o\ac(○,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报告中的实验现象。（三）、实验报告中出现的问题：1、实验时所用KMnO4溶液是0.3%的，但大多数同学写的是0.5%。2、很多同学没有把电解水的实验步骤写完，只写了电解NaOH溶液，没有写换电极