水、饱和氯化钠溶液的电解实验报告.doc

水、饱和氯化钠溶液的电解实验.doc 水、饱和氯化钠溶液的电解 一、目的与要求 1、掌握演示电解水和电解饱和食盐水实验操作技能; 2、初步掌握这两个实验的讲解方法; 3、探索、电解水器的代用装置。 二、实验原理 水的电解 +- 阴极反应:2H+2e?H? 阳极反应:4OH-4e?2HO+O? 222 总反应:2HO=2H?+O? 222 饱和NaCl溶液的电解 +- 阴极反应:2H+2e?H? 阳极反应:2Cl-2e?Cl? 22 总反应:2NaCl+2HO=H?+Cl?+2NaOH 222 三、主要仪器、与药品 仪器和材料:霍夫曼电解水器、直流低压电源、具支U形管、带刻度 试管、石墨电极、铁电极、导线、玻璃棒、烧杯 药品:固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCl溶液 四、实验 1.水的电解 用霍夫曼电解水器电解水 打开霍夫曼电解水器(如下图)上部两个旋钮，由贮液器加5%的NaOH溶液到刻度中最高刻度处，赶尽气泡后关闭旋钮，连接导线与直流低压电源。 接通电源，调节电压为20V时，可看到刻度管内有大量气泡，约10min，可看到阴极产生的气体的体积为阳极的2倍。 打开阴极旋钮，用溶液把气体压进小试管，点燃，发生爆鸣，证明是H。再打开阳极旋钮，用同法收集气体，余烬试之，复燃，说明2 是O。 2 霍夫曼电解水器 此法的缺点:霍夫曼电解水器系玻璃制品，容易破损，加之电极采 用金属铂，造价较高。 2.饱和NaCl溶液的电解 如下图，向具支U形管中滴加饱和NaCl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。接通低压直流电源(10V左右)。可看到电极附近有大量气泡。在阴极区，溶液变红，在阳极区上方，用润湿的KI淀粉试纸试之，变蓝。 电解NaCl水溶液装置 五、注意事项 1、用霍夫曼电解水器时，电解液为5%的HSO或5%的NaOH溶液。 24 2、实验完毕，一定要用水冲洗净霍夫曼电解水器中残留的酸碱液， 以免旋钮被“卡住”。 3、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10%以上为宜。若有低压直 流电源，调高电压，可缩短演示时间，通常调在12,24V之间。 若用干电池，可4节串联为6V使用。 4、电解用饱和NaCl溶液在使用前一定要精制，这样可除去其中的 2+2+Ca、Mg，以避免在阴极附近出现白色混浊现象。方法是:给盛 有36g NaCl的烧杯中加入蒸馏水，边加热边搅拌，制成饱和溶 液。待稍冷却，滴入2滴酚酞试液，再注入含有NaOH和NaCO23 各2g的混合溶液至碱性。静置数小时，待沉淀形成后过滤，将 滤液加热至沸腾，稍冷后滴加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。 5、电解NaCl过程中，在滴入酚酞的溶液表面有时会出现一层白色胶 体，这是由于酚酞在饱和溶液中溶解度变小之故。 六、思考与讨论 1、电解水时，产生气体体积比和理论上的2?1不一致，主要由于以 下几个方面的原因:?气体溶解度不同。20?、1kPa时，O为2 -1-131mL.L，H为18.2 mL.L;?电极材料与O发生了反应。如NaOH22 --中含有的少量NaCl，阳极放出的氧原子与Cl生成ClO;?电极 上的其他副反应。 2、电解水时对电极材料的选择是:酸性溶液用铂、铅或电工用保险 丝;碱性溶液用铂、镍或不锈钢丝。无论酸性或碱性溶液，都不 宜用铜或石墨作电极。前者在电解时其阳极不断被溶解，减少O2 的生成量;后者的超电压高，且对气体有吸附作用，产生气体速 率慢。 3、检验离子定向移动的装置:将长约5cm、宽约3cm的滤纸预先用 -11mol.L NaSO溶液浸泡，平铺在玻璃片上。向滤纸中央放置几粒24 KMnO晶体，在对称于晶体约2cm处各放置一石墨电极，用鳄鱼夹4 将石墨、滤纸、玻璃片夹在一起，调节直流电压至12V后接通电 源，即可看到紫红色斑点向正极移动。