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水、饱和氯化钠溶液的电解
姓名:黄昌强学号:41111057
(2011级一班周二实验11组,QQ:602094054)
实验目的
,了解原电池和电解池的工作原理。
;初步掌握实验的讲解方法;探索、设计电解水器的代用装置。
实验原理

电解水就是通电使水分解成氢气与氧气的实验,为了增加水的导电性使用氢氧化钠或硫酸溶液,简单分述如下。
以氢氧化钠溶液为电解液,当电流通过时溶液中的H+和Na+离子都移向阴极,但因为Na+离子获得电子的倾向小,故在阴极上析出的是氢气而不是钠。在阳极上,OH-离子放电析出氧气。

阴极反应:2H++2e- →H2↑阳极反应:2Cl--2e- →Cl2↑
总反应:2NaCl+2H2O 通电 H2↑+Cl2↑+2NaOH

二、实验操作过程与实验现象
(一)电解水
(A)所示。
,要求玻璃活塞不漏气,装电极的橡皮塞不漏液。
,从球形漏斗中加入用蒸馏水配制的15%NaOH,使整个管子充满溶液没有气泡,关闭活塞。
~18V直流电源,两根电极上就有气泡产生。2~3min后停止通电,阴极生成气体的体积大约是阳极生成气体体积的两倍。
,将点燃的火柴靠近产生的气体,气体燃烧并有蓝色火焰。
,它能使带火星的线香燃烧。
(二)电解饱和NaCl溶液
,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(铁电极和石墨电极使用时,要想进行预处理,用砂纸打磨铁电极,除去铁锈,用硫酸浸泡铁电极和石墨电极)
(6~12V)。可以看到电极附近有大量气泡产生。
实验现象:
在阴极区,溶液变红,说明阴极区溶液呈碱性;产生了一种可以燃烧的气体。
在阳极区上方,用润湿的KI淀粉试纸试之,变蓝,说明在阳极区有Cl2生成。
图一电解NaCl水溶液装置

(1)不换溶液在上述实验的基础上反接阴极和阳极,发现在铁电极的一侧出现白色絮状沉淀,并且沉淀向下移动,在具支U型管底部慢慢变为灰绿色,这是因为
Fe(OH)2在向Fe(OH)3转变。溶液中的氧化性物质渐渐将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。
(2)直接反接(铁电极做阳极,石墨电极做阴极),电解时发现电极附近没有Fe(OH)2絮状沉淀生成,看见铁电极附近溶液变黄,且黄色渐渐向下移动,在具支U形管底部生成灰绿色沉淀。该过程为:电解产生的Fe2+被向阴极移动与向阳极移动的OH-反应,生成Fe(OH)2,溶液中的氧化性物质会将Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3,所以底部有灰绿色沉淀生成。
五、注意事项
,这样可以除去其中的Ca2+、Mg2+,以避免在阴极附近出现白色浑浊现象。方法是:给盛有36gNaCl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,滴加2滴酚酞试液,再注入含有NaOH和Na2CO3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却后加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。
,在滴加酚酞的溶液表面有时会出现一层白色的胶体,这是因为酚酞在饱和溶液中溶解度变小。
六、相关文献与重点文献综述
学生做全日制普通高级中学教科书( 必修加选修) 《化学》第三册电解饱和食盐水分组实验的过程中发现一个有趣的意外现象: 有一实验小组连在电源负极导线上的铁钉脱落掉在U 形管底, 当时未取出铁钉而在导线上重新连接了一个铁钉, 通电时U 形管底部铁钉的一端有气泡生成。
通过一系列的探究实验,得出发生这种现象的原因:在电解池的电解质溶液中放入一根金属棒, 金属棒的两端就存在电势差, 因此就有电流通过。电子由电势低的一端( 靠近电解池阴极的一端) 流向电势高的一端( 靠近电解池阳极的一端) 。在电解池的电解质溶液中放入一根铁钉时:
电势高的一端( 阴极) : 2H+ + 2e- = H2 ↑
电势低的一端( 阳极) : Fe- 2e- = Fe2+
在电解质溶液中发生的反应有:
Fe2+ + 2OH- = Fe ( OH) 2 ↓
Fe(OH) 2 容易被溶解在溶液中的氧气氧化,由白色变为灰绿色, 最终生成红褐色Fe(OH) 3沉淀。如果用小烧杯作电解池, 则阳极生成的Cl2容易和Fe(OH) 2 发生反应:
6Fe(OH) 2 + 3Cl2 = 4Fe(OH) 3+ 2Fe3+ + 6Cl