電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上化學(xué)教學(xué)論實(shí)驗(yàn) 電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué)院：化學(xué)化工學(xué)院 班級(jí)：10級(jí)化教班 組：第八組 組員： 王紅梅（） 汪 婷（） 魏 瓊（） 單曉燕（）電解質(zhì)溶液一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解電解質(zhì)溶液的化學(xué)原理，電極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)及其產(chǎn)物；2、掌握離子遷移、電解水、電解飽和食鹽水與電解氯化銅的實(shí)驗(yàn)演示技能；3、以及探究濃度、電壓、電極對(duì)電解質(zhì)溶液電解速率的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理電解質(zhì)溶液在直流電場(chǎng)的作用下，溶液中的離子發(fā)生定向移動(dòng)，即陰離子向陽(yáng)極方向移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極方向移動(dòng)?？梢岳媚承┯猩x子（如Cu2+ ，MnO4-等）的遷移來(lái)演示說(shuō)明溶液中離子的遷移。氯化鈉溶液在直流電場(chǎng)作用下

2、，陽(yáng)離子(即Na+和H+)移向陰極，陰離子（即Cl-和OH-）移向陽(yáng)極。陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl- - 2e=Cl2(氧化反應(yīng)) 陰極反應(yīng)：2H+ + 2e=H2(還原反應(yīng)) 總化學(xué)反應(yīng)式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2電解水的原理： 陰極：4H+4e=2H2 陽(yáng)極：4OH-4e=O2+2H2O 電解氯化銅溶液就是電解氯化銅本身: 陽(yáng)極：2Cl-2e-=Cl2 陰極：Cu2+2e-=Cu 總反應(yīng)方程式為：CuCl2 =Cu + Cl2 三、 實(shí)驗(yàn)用品儀器和材料：自制H形管（具支的滴定管）、小燒杯、U形管、漏斗、量筒、尖嘴玻璃管、滴定管、直流穩(wěn)壓電源、鐵架臺(tái)及附件、鐵釘電極、回形針電極、

3、保險(xiǎn)絲電極 彈簧夾、導(dǎo)線、碳棒電極、橡皮塞、橡皮管、托盤(pán)天平 小試管 玻璃棒 火柴 酒精燈 藥品：稀鹽酸、1:7的硫酸、1;10的硫酸、飽和硫酸銅溶液、飽和食鹽水溶液、0.3%的高錳酸鉀溶液、0.1%稀硫酸酸化的硝酸鉀溶液、1mol/L氯化銅溶液、酚酞試劑、淀粉碘化鉀試紙、尿素。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)名 稱實(shí)驗(yàn)操作與步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)原理及解釋實(shí)驗(yàn)裝置圖注意事項(xiàng)離子的移動(dòng)1、 取一只潔凈的U形管，向其中倒入含尿素的硫酸銅溶液和高錳酸鉀溶液。該混合液的配制方法是：在8mL飽和硫酸銅溶液中，加入3mL0.3%的高錳酸鉀溶液，加入2g尿素，后用滴管細(xì)心而緩慢地向U形管的左右管中輪流交替的加入用稀硫酸酸化的

4、0.1%的硝酸鉀溶液，使其高度各約為4cm左右。2、 在距離分界面1cm處插入碳棒電極，接通電源，電壓調(diào)至25V, 10min后,觀察U形管中的現(xiàn)象。陽(yáng)極區(qū)有一層紫紅色溶液；而陰極區(qū)有一層淡淡的藍(lán)色溶液，碳棒上附有一層少量紅色物質(zhì)，而且碳棒上有小氣泡出現(xiàn)。在直流電場(chǎng)的作用下電解質(zhì)溶液中的離子會(huì)發(fā)生定向遷移，即陽(yáng)離子向陰極方向移動(dòng)；陰離子向陽(yáng)極方向移動(dòng)；故而可以利用有色離子的遷移來(lái)說(shuō)明溶液中離子的遷移。因而陽(yáng)極區(qū)液面聚合大量的水合銅離子。陰極區(qū)聚合大量的MnO-41、要待尿素完全溶解之后再加入到U形管中；2、加入硝酸鉀溶液要左右輪流交替的加入保證兩側(cè)液面近乎一致，3、剛開(kāi)始加入時(shí)要使硝酸鉀沿U形

5、管壁緩慢流下，這樣可以保證液面清晰；4、 電極要能觸及到電解質(zhì)溶液，電壓為25V；5、所用硝酸鉀溶液濃度要?。?、硫酸銅溶液易水解，配制硫酸銅溶液時(shí)要酸化。電解飽和食鹽水1、在U形管中注入飽和食鹽水約50ml，分別插入鐵釘，碳棒做電極，鐵釘與電源負(fù)極相連，碳棒與電源正極相連，電解前在陰極區(qū)滴入兩滴酚酞溶液，用于檢驗(yàn)陰極區(qū)的產(chǎn)物。2、接通低壓直流電源20V，幾分鐘后，觀察到陰極區(qū)的溶液變?yōu)榧t色，用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極區(qū)的氣體，觀察現(xiàn)象。陰極區(qū)溶液立刻變成粉紅色，陽(yáng)極區(qū)支管口放出的氣體可使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。陰極區(qū)的堿性增強(qiáng)，生成的Cl2使碘化鉀試紙變藍(lán)，陰極H+不斷變?yōu)镠2所以使0

6、H-相對(duì)量增多使酚酞顯紅色，2KI+Cl2=2KCl+I2,陰極區(qū)產(chǎn)生H2,點(diǎn)燃發(fā)出“噗”的響聲。注意不能將陰極和陽(yáng)極的電極接反了。電解氯化銅 溶液1、在U形管中注入用稀鹽酸酸化的1mol/L的CuCl2溶液約3/4管，插入碳棒做電極，接通直流電源，陽(yáng)極既有氣體產(chǎn)生，用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在管口處檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體。2、電解2-3min，停止實(shí)驗(yàn)，取出陰極的碳棒，觀察電極已鍍上一層紅色的銅。陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體可使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)；陰極碳棒上有紅色的銅。陽(yáng)極2Cl-2e-=Cl2陰極Cu2+2e-=Cu陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2與KI充分反應(yīng)使其變藍(lán)；陰極碳棒上析出銅。1、 配制CuCl2溶液時(shí)需先加入幾滴

7、稀HCl，這樣可以防止CuCl2水解。2、 用一個(gè)燒杯固定U形管。電解水電 極（1）打開(kāi)活塞和止水夾，從漏斗注入1%氫氧化鈉溶液于H形管中 ，調(diào)節(jié)液面高度至零刻度處，接通直流電源，調(diào)節(jié)電壓至12V并觀察電解速率。通電約23分鐘后，關(guān)閉電源。打開(kāi)兩管活塞，放出產(chǎn)生的氣體再調(diào)節(jié)液面高度至零刻度處。（2）重新開(kāi)啟電源調(diào)，進(jìn)行電解，并開(kāi)始計(jì)時(shí)，10分鐘后關(guān)閉電源。仔細(xì)觀察陰陽(yáng)兩極產(chǎn)生氣體的情況。記錄兩極氣體的體積，關(guān)閉止水夾，打開(kāi)活塞，用小試管收集陰極區(qū)產(chǎn)生的氣體，在酒精燈上點(diǎn)燃，做爆鳴實(shí)驗(yàn)。然后將帶火星的木條置于陽(yáng)極尖嘴口處，觀察現(xiàn)象。再在24V電壓下進(jìn)行電解，操作步驟同上。（3）換回形針做電極，分

8、別在12V與24V的電壓下做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，步驟同上。比較鐵釘與回形針作電極時(shí)電解速率的快慢。（4）分別用（1：10）與（1：7）的硫酸作電解質(zhì)溶液，保險(xiǎn)絲做電極，重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄于下表。1.通入電壓后，電解反應(yīng)現(xiàn)象明顯，電極表面有大量氣泡產(chǎn)生，且電壓為24V時(shí)比電壓為12V時(shí)反應(yīng)更為劇烈。2.用帶火星的木條檢驗(yàn)陽(yáng)極區(qū)氣體時(shí)，木條復(fù)燃，說(shuō)明陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生了氧氣；用小試管收集陰極區(qū)產(chǎn)生的氣體，做爆鳴實(shí)驗(yàn)，發(fā)出爆鳴聲，說(shuō)明產(chǎn)生了氫氣。 陰極： 4H+4e=2H2 陽(yáng)極：4OH-4e=O2+2H2O1、 裝置時(shí)，注意將管壁有刻度的一側(cè)面向自己，這樣便于讀取數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)前，要在活塞處涂上凡士林，切記在

9、孔的兩側(cè)涂少許就足夠了，以免將孔堵塞而影響實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。2、裝好后，打開(kāi)水電解器兩側(cè)活塞，使其與大氣相通。從漏斗處倒入溶液，盡量使倒入的兩溶液液面相平并且在零刻度處。3、塞好活塞后再通電壓。4、產(chǎn)生的H2與O2在水中有一定的溶解度，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以，記時(shí)前先接通電壓電解幾分鐘使產(chǎn)生的H2與O2在溶液中達(dá)到飽和后，關(guān)閉電源，放出氣體再重新開(kāi)啟電壓進(jìn)行電解，同時(shí)記下電解時(shí)間。5、每次電解前要將電極打磨6、切記陰、陽(yáng)兩極不能互換。電解材料電解質(zhì)濃 度電 壓 V電解時(shí)間minV H2VO2V H2/ O2鐵 片NaOH1%12V102.91.42.0724V6.83.32.06回形針NaOH1%

10、12V102.61.22.1724V5.32.62.04 保險(xiǎn)絲 H2SO4 1:712V106.22.72.324V16.38.02.1 保險(xiǎn)絲 H2SO4 1:1012V 10 5.22.42.224V13.36.52.0五、思考題1. 向溶液中加入尿素的作用?是否可用其他物質(zhì)代替？答：1、加入尿素的作用是增加溶液的比重，使混合液和硝酸鉀界面更加清晰；2、可以用其他物質(zhì)代替，需滿足的條件是：a.非電解質(zhì)；b.與KMnO4和CuSO4均不反應(yīng)；c.溶于水；d.無(wú)色物質(zhì)，如蔗糖可以作為代替物。2.在做電解飽和食鹽水是為什么要向溶液中加入用稀硫酸酸化過(guò)的0.1%的硝酸鉀溶液，而且要左右輪流交替的

11、加入？答：第一，選擇1%的硝酸鉀溶液的原因有三點(diǎn)：硝酸鉀溶液沒(méi)有顏色，便于觀察有色離子的移動(dòng)；硝酸鉀溶液不參與電解;1%的硝酸鉀溶液密度比較小，可以使界面保持清晰。第二，由于電解作用，會(huì)使得銅離子移動(dòng)到1%的硝酸鉀溶液中，銅離子易水解形成氫氧化銅絮狀沉淀，為此需要進(jìn)行酸化抑制其水解。而用稀硫酸是因?yàn)榱蛩岣x子不參與電解。第三，輪流交替在U型管中加入1%的硝酸鉀溶液的目的是為了讓兩邊液面一樣高，便于觀察離子移動(dòng)。3.電解飽和食鹽水時(shí)，為什么在陰極區(qū)滴加酚酞試液后溶液會(huì)變?yōu)榧t色？答：陰極區(qū)因H+發(fā)生電解反應(yīng)而被消耗，故OH-濃度增大，滴入酚酞后溶液變紅。4電解飽和食鹽水時(shí)為何碳棒作陽(yáng)極，鐵片作陰極

12、？答：因?yàn)樵谒嵝詶l件下：Fe2+2e-=Fe， ø=-0.409V ， 在堿性條件下Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，ø=-0.877V,在陽(yáng)極區(qū)：4OH-= O2+ H2O+ 4e- ,ø=+0.401V,Cl+2e=2Cl；ø=+1.3583V。 若用鐵作陽(yáng)極，無(wú)論在酸性還是堿性條件下，都是電極本身放電，即電極本身參與了反應(yīng)而被消耗，因此，電解時(shí)往往用惰性導(dǎo)電材料作為陽(yáng)極。 5.分析電解水，所得H2和O2比例偏離2:1的因素？答：電解水，所得氫氣和氧氣體積比值偏離2：1主要是由于氧氣體積偏低，造成氧氣體積偏低的主要原因是由于副反應(yīng)所造成的：陰極

13、：2H2SO4 = 2H+ + 2HSO4陽(yáng)極：2H+ +2e H2H2S2O8+ H20H2SO4+H2SO5H2SO5+ H20H2SO4+ H2O2陽(yáng)極處所生成的過(guò)氧化氫在酸性溶液里比較穩(wěn)定，不易分解出氧，所以氧氣的體積就偏低了。第二個(gè)原因就是氫氣與氧氣在水溶液中有一定的溶解度。1體積水可溶解0.02體積的氫氣，0.03體積的氧氣，氧氣比氫氣在水中的溶解度大。6.電解水時(shí)采取什么措施，使得體積比接近2:1？答：由于H2和O2在都有一定的溶解度，所以記時(shí)前應(yīng)該先接通電源電解幾分鐘左右，使H2和O2在溶液中達(dá)到飽和，打開(kāi)活塞，放出所產(chǎn)生的氣體，然后再進(jìn)行后續(xù)電解；每次電解時(shí)都必須將電極打磨；

14、讀數(shù)時(shí)一定要準(zhǔn)確，視線與液體凹液面平行。7.探索電解水時(shí)電解質(zhì)溶液濃度和電壓的最佳條件？答：根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，比較幾種不同材料作電極，不同溶液作電解質(zhì)溶液的電解水產(chǎn)生氣體的體積，可以清楚的看出，當(dāng)電解質(zhì)溶液濃度相同時(shí)（即都是1%的NaOH(aq)）,電壓為24V，產(chǎn)生的H2和O2的體積比更接近理論值。當(dāng)電極相同時(shí)，電解質(zhì)溶液濃度不同，電壓相同時(shí)，濃度小的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近理論值，適宜濃度為：1:10的HSO4;當(dāng)電極相同，電解質(zhì)溶液濃度相同，而電壓不同時(shí)，電壓大的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近理論值，適宜電壓：24V.實(shí)驗(yàn)反思在這次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中，由于四個(gè)電解實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都只做了一遍，導(dǎo)致在給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)時(shí)，以及

15、解決一些實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的突發(fā)事件時(shí)，并沒(méi)有及時(shí)，正確，妥善地處理好。由于一些粗心，在做電解飽和氯化銅的試驗(yàn)時(shí)，電極的正負(fù)裝反了，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)現(xiàn)象。在探索的過(guò)程中，我們小組發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題，齊心協(xié)力，合作交流解決問(wèn)題，將團(tuán)隊(duì)精神發(fā)揮得很好，我們互相學(xué)習(xí)，在本次試驗(yàn)過(guò)程中受益很大。電解質(zhì)溶液實(shí)驗(yàn)總結(jié):（一）、作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題:1、在做離子遷移的實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們強(qiáng)調(diào)在滴加KNO3溶液時(shí)要輪流交替的沿U型管壁滴加但有的同學(xué)還是懸空滴加，甚至有個(gè)別同學(xué)邊加邊振蕩。2、在做電解水的實(shí)驗(yàn)時(shí)，有個(gè)別小組把裝置還沒(méi)有裝好就加電解質(zhì)溶液，導(dǎo)致溶液灑在實(shí)驗(yàn)桌上。3、在檢驗(yàn)陰、陽(yáng)極產(chǎn)物時(shí)，把產(chǎn)物弄混，檢驗(yàn)不出現(xiàn)象。（二）、預(yù)習(xí)報(bào)告中出現(xiàn)的問(wèn)題：1、預(yù)習(xí)報(bào)告中有些同學(xué)還在寫(xiě)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備只需實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備小組同學(xué)寫(xiě)，其他人不需要寫(xiě)。2、做完實(shí)驗(yàn)后個(gè)別同學(xué)沒(méi)有完善預(yù)習(xí)報(bào)告中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（三）、實(shí)驗(yàn)報(bào)