水、飽和氯化鈉溶液的電解試驗(yàn)報(bào)告

1、水、飽和氯化鈉溶液的電解一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握演示電解水和電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)操作技能；2、初步掌握這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的講解方法；探索、設(shè)計(jì)電解水器的代用裝置。二、實(shí)驗(yàn)原理1、水的電解：陰極反應(yīng)：4H + + 4e 2H2 t陽極反應(yīng)：40H 4e- 2H2O + 02 t總反應(yīng)：2H2O通電 2H2t + 021電解水時(shí)，加入的電解質(zhì)并不參與電極反應(yīng)，主要是為了增加導(dǎo)電性。 濃度過低，達(dá)不到效果，以5%以上為宜。2、飽和NaCI溶液的電解：i 正接：陰極：Fe；陽極：碳棒。陰極反應(yīng)：2H+ 2e_ H21陽極反應(yīng)：2CI- 2e" CI2 t總反應(yīng)：2NaCI+2H2O 通電 H2 t +CI

2、2 t +2Na0Hii 反接：陰極：碳棒；陽極：Fe。陰極反應(yīng)：2H+ 2e_ H2陽極反應(yīng)：Fe 2e_ Fe(0H)2 J總反應(yīng)：2出0 + Fe通電 Fe(0H)2 J +H21iii 直接反接：陰極：碳棒；陽極：Fe。陰極反應(yīng)：2H+ + 28 H2陽極反應(yīng)：Fe 2e_ Fe2+總反應(yīng)：2H20 + Fe_通申 Fe(0H)2 J +H2三、主要儀器、材料與藥品霍夫曼電解水器、直流低壓電源、具支 U形管、燒杯石墨電極、鐵電極、導(dǎo) 線。固體Na0H酚酞試液、淀粉KI試紙、飽和NaCI溶液。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、水的電解i使用霍夫曼電解水器電解水使用前，先用水檢驗(yàn)霍夫曼電解水器(圖一)的氣密

3、性。方法是將上部的兩 個(gè)旋鈕關(guān)閉，塞緊下面的塞子，從貯液器加入水，到一定高度時(shí)，在貯液器液面 處做一標(biāo)記，數(shù)分鐘后看液面是否下降，若不下降則說明氣密性良好，否則需要 給旋鈕涂抹凡士林，并檢查塞子是否塞好。打開霍夫曼電解水器上部的兩個(gè)旋鈕，加水加到最高刻度處，量取加入水的 體積，這就是需要加入的5%勺Na0H溶液的體積。配制5%的Na0H溶液，冷卻至室溫后，由貯液器加入 5%的Na0H溶液到刻度管的最高刻度處，趕盡氣泡后關(guān)閉旋鈕，連接導(dǎo)線與低壓直流電源。接通電 源，調(diào)解電壓為20V （電壓范圍為1424V,但是20V時(shí)，現(xiàn)象最為明顯）時(shí)，可看到刻度管內(nèi)有大量的氣泡放出，電解大約有1-2cm氣柱時(shí)

4、停止電解，靜置一 會(huì)使管內(nèi)的氣泡全部上升后，將氣體放出。圖1.1霍夫曼電解水器再次接通電源開始電解，約10min，可以看到陰極產(chǎn)生的氣體的體積為陽極 的2倍ii檢驗(yàn)電解出來的氣體打開陰極旋鈕，調(diào)節(jié)速度使液面緩慢上升（先徘一會(huì)，將導(dǎo)氣管內(nèi)的空氣排 出，防止氫氣中混有空氣，發(fā)生爆炸），在陰極的尖嘴處點(diǎn)燃（若尖嘴口太大，可 用比尖嘴稍細(xì)一點(diǎn)的木棍塞上使氣體能夠出來，而空氣不能夠進(jìn)去），用干燥的小燒杯罩住火焰，看到燒杯壁上有水霧生成，說明陰極生成的是H2。打開陽極旋鈕，調(diào)節(jié)速度使液面緩慢上升，將帶火星的木條放在陽極的小型 漏斗內(nèi)，發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃，說明陽極生成的是 02。如圖二所示，向具支U形管中滴加飽和

5、NaCI溶液至支管以下約2cm處，并 從兩管口各滴加2滴酚酞試液，裝上鐵陰極和石墨陽極（鐵電極和石墨電極使用 時(shí)，要想進(jìn)行預(yù)處理，用砂紙打磨鐵電極，除去鐵銹，用水清洗石墨電極），接通低壓直流電源（612V）。可以看到電極附近有大量氣泡產(chǎn)生。在陰極區(qū)，溶 液變紅，說明陰極區(qū)溶液呈堿性；在陽極區(qū)上方，用潤濕的KI淀粉試紙?jiān)囍?，變藍(lán)，說明在陽極區(qū)有CI2生成。圖2.1電解NaCI水溶液裝置圖2.2電解NaCI水溶液現(xiàn)象3、探究實(shí)驗(yàn)i不換溶液在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上反接陰極和陽極，發(fā)現(xiàn)在鐵電極的一側(cè)出現(xiàn)白色絮狀沉淀，并且沉淀向下移動(dòng)，在具支U型管底部慢慢變?yōu)榛揖G色，這是因?yàn)镕e(0H)2在向Fe(0H)3轉(zhuǎn)

6、變。溶液中的氧化性物質(zhì)漸漸將 Fe(0H)2氧化 為 Fe(0H)3。圖3.1(反接)電解NaCI水溶液現(xiàn)象ii直接反接(鐵電極做陽極，石墨電極做陰極)，電解時(shí)發(fā)現(xiàn)電極附近沒有Fe(0H)2絮狀沉淀生成，看見鐵電極附近溶液變黃，且黃色漸漸向下移動(dòng)，在 具支U形管底部生成灰綠色沉淀。該過程為：電解產(chǎn)生的卩°2+被向陰極移動(dòng)與向陽極移動(dòng)的0H-反應(yīng)，生成Fe(0H)2，溶液中的氧化性物質(zhì)會(huì)將 Fe(0H)2氧化 成Fe(0H)3,所以底部有灰綠色沉淀生成。圖3.2（直接反接）電解NaCI水溶液現(xiàn)象五、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)完畢，一定要用水沖洗干凈霍夫曼電解水器中殘留的酸堿液，以 免旋鈕被“卡住”。2、電解水時(shí)，若有低壓直流電源，調(diào)高