電解飽和食鹽水創(chuàng)新裝置

1、電解飽和食鹽水創(chuàng)新裝置竇卓廈門雙十中學(xué)，福建廈門361009一、實驗?zāi)康钠湓诂F(xiàn)行教材中使用裝置電解飽和食鹽水實驗是高中電化學(xué)局部一個非常重要的實驗,如圖1所示：然而，此套裝置有諸多缺點：圖1電解飽和食鹽水裝置1此裝置在U型管兩側(cè)均設(shè)有支管，所制取的Cl2、H2中不可防止的混有空氣，得到的氣體均不純；2021年省質(zhì)檢的一道實驗題，用的就是這個裝置進(jìn)行電解，收集氣體，實 際上是收集不到純潔的氣體的。且陰極產(chǎn)生H2的量少，進(jìn)行點燃或爆鳴實驗不易成功，學(xué)生往往對這種檢驗 H 2的方法存在畏懼感。2. 在檢驗Cl2及實驗結(jié)束時氣體外逸，對人體健康有害，也會造成環(huán)境污染。Cl2尾氣吸收容易引起倒吸，進(jìn)一步

2、實驗無法進(jìn)行。3. 由于反響在U型管里進(jìn)行，使得離子在兩極之間遷移距離過長，使得整個電路的電 阻較大，耗時較長，不利于課堂演示。此裝置也不能很好的模擬工業(yè)上陽離子交換膜的方式 對食鹽水進(jìn)行電解。為解決這個問題，特設(shè)計了一套裝置簡單、價格廉價、操作方便、檢驗 氣體用量少、無污染、成功率高的電解裝置，解決了以上裝置存在的問題。二、實驗儀器及試劑20 mL注射器2支、6B鉛筆芯2個、導(dǎo)線2根帶鱷魚夾、學(xué)生直流電源0-30 V 、自 加工容器用亞克力板、陽離子交換膜、自制展示臺白色背景、酒精燈、火柴、玻璃棒、 外表皿、發(fā)光二極管。飽和食鹽水、酚酞試劑、淀粉碘化鉀試紙。三、實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明

3、圖2電解食鹽水創(chuàng)新裝置如圖2所示，用針頭將注射器的活塞及膠塞各鉆個孔，6B鉛筆芯通過膠塞孔，導(dǎo)線通過活塞孔，再將二者連接。再用亞克力板組裝成長方體容器， 并將陽離子交換膜嵌在容器中部。 這樣就很容易的構(gòu)成電解裝置。四、實驗操作1. 實驗準(zhǔn)備。向自制容器中注入適量滴有酚酞的飽和食鹽水。用上述改裝后的注射器抽取飽和食鹽 水，排盡空氣，直至吸取到一定量的溶液。將兩支注射器放在支架上，底部浸入容器中，兩 根導(dǎo)線分別連接學(xué)生電源的正負(fù)極，和正極相連的電極稱為陽極，和負(fù)極相連的電極為陰極。 翻開開關(guān)，實驗開始。2. 實驗現(xiàn)象。很快觀察到，兩極上同時產(chǎn)生大量氣體。陰極附近溶液逐漸變?yōu)榧t色，說明陰極產(chǎn)生了OH

4、-。陽極也有大量氣體生成，溶液逐漸變成淺黃綠色。這些實驗現(xiàn)象可以引導(dǎo)學(xué)生分析兩 極分別可能分別產(chǎn)生了 H2和CI2。陰極紅色溶液逐漸擴(kuò)散到陽極區(qū)，說明陰離子0H-向陽極移動。一段兒時間后，將容器換成有隔膜裝置，繼續(xù)電解。陽離子交換膜只允許陽離子通 過，因此，陽極區(qū)溶液不會變成紅色。通過實驗比照，使學(xué)生對離子交換膜的作用有了深刻 的印象。3. 關(guān)閉電源，檢驗氣體。將電源關(guān)閉，此時注射器內(nèi)仍留有溶液。檢驗H2時，只要將帶針頭的注射器靠近燃著的酒精燈如圖3，推動活塞，將氣體趕出，聽到明顯的“噗噗聲，證明有 出生成。說明發(fā)生的電極反響是 2H+ +2e- =H 2 ，放電順序：Na+ < H+。

5、陰極附近溶液變紅，說 明堿性增強(qiáng)，生成了 0H-。圖3檢驗出圖4檢驗CI2檢驗CI2時，也將注射器帶上針頭，如圖 4稍稍推動注射器活塞，僅使少許陽極產(chǎn)生的氣體靠近濕潤的淀粉碘化鉀試紙， 發(fā)現(xiàn)變藍(lán)，證明陽極有CI2生成。發(fā)生的電極反響是 2CI- - 2e =Cl2，放電順序：Cl- > OH-。檢驗完畢，立即將注射器倒立， 這樣可以使產(chǎn)生的 CI2一直 保持密閉。我們發(fā)現(xiàn)，H2的體積比CI2的體積大，引導(dǎo)學(xué)生分析其原因：CI2可溶于水，大量生成的CI2溶解于水中溶液呈黃綠色就是證明。五、改良的意義1. 生成的氣體純潔且一直處于密閉狀態(tài)，氯氣自始至終不泄漏，無污染，不會傷害老師和學(xué)生的身體

6、健康。檢驗氫氣時，用量少，且大大增加檢驗H2的成功率，降低學(xué)生對檢驗H2的恐懼感。檢驗氯氣時，用量極少，不會產(chǎn)生污染，而且收集完的氯氣可以與陰極產(chǎn)生的NaOH溶液反響，制取消毒液NaCIO,進(jìn)一步利用產(chǎn)品，消除污染。2. 實驗現(xiàn)象明顯，實驗操作方便，靈活?？梢噪S時將注射器沉著器中取出觀察現(xiàn)象。不受時間限制，不存在來不及檢驗氣體導(dǎo)致實驗失敗的問題。既適用于教師上課給學(xué)生展示，又適用于學(xué)生 分組實驗觀察，而且適合多班連續(xù)授課使用。3. 實驗不需要試管，橡膠塞，碳棒等，設(shè)置裝置到達(dá)最簡，注射器，鉛筆芯價格低廉， 降低本錢。4. 完全到達(dá)了教學(xué)目標(biāo)的要求。不僅很容易檢驗到兩極產(chǎn)物，而且能很好觀察到電極 附近溶液的變化，以及使用陽離子交換膜的效果。使學(xué)生有了更多的收獲。5該裝置還可以用于：1電解HCI溶液