41111088 路于双 水、饱和氯化钠溶液的电解

水、饱和氯化钠溶液的电解

一、实验目的

1、掌握演示电解水和电解饱和食盐水实验操作技能；

2、通过正接、反接、直接反接电解池的两极（Fe、石墨），让学生体验电解 池的工作原理、组成、离子的放电顺序，并掌握相关原理；

3、掌握电解水、饱和氯化钠溶液的讲解方法，进一步提高“以教师的姿态” 做好实验的预备实验以及进行演示的能力；

二、实验原理

1、水的电解：

阴极反应：2H++2e-→H2↑（氢气检验：在空气中安静的燃烧或发出“噗”

的声音）

阳极反应：4OH--4e-→2H2O+O2↑（氧气检验：可以使带火星的火柴棒复燃）

总 反 应：2H22↑+O2↑

2、饱和NaCl溶液的电解

1）正接（铁丝作阴极，石墨棒作阳极）

阴极反应：2H+2e→H2↑（氢气的检验：通入发泡剂，如果发现有气泡生

成，用火柴点燃，听到“噗”声，则说明生成的是氢气；氢氧 根的检验：滴加酚酞试液，若溶液变红则存在氢氧根离子） 阳极反应：2Cl--2e-→Cl2↑（氯气的检验：能使湿润的淀粉碘化钾试纸 变蓝，若时间较长，蓝色会退去）

总 反 应：2NaCl+2H22↑+Cl2↑+2NaOH

2）反接（石墨棒作阴极，铁丝作阳极）

阴极反应：2H++2e-→H2↑

阳极反应：Fe-2e-→Fe2+

总 反 应：Fe+2H22↑+Fe（OH）2↓

3）直接反接，更换新的饱和氯化钠溶液

三、主要仪器与试剂

仪器：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、烧杯、玻璃棒； 通电 通电 +-通电

试剂：固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、NaCl饱和溶液

四、实验内容

1、水的电解（用霍夫曼电解水器电解水）

1）按右图所示安装仪器；

2）检查气密性，关闭霍夫曼电解水器（右图）上部的两个旋

钮，然后向贮液器中加入水，观察贮液器中水面的变化，

若无变化，证明气密性良好，若下降了，则应在活塞处

涂抹凡士林或将下部电极处的塞子塞紧；

3）装液，打开霍夫曼电解水器上部两个旋钮，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；

4）接通电源，调节电压，观察阴极和阳极分别有何现象； 霍夫曼电解水器

5）检验阴极、阳极的产物，打开阴极旋钮，用溶液把气体压进小试管，点燃， 观察现象。再打开阳极旋钮，用带火星的火柴棒靠近，观察现象。

2、饱和NaCl溶液的电解

1）正接: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，观察现象。将阴极产生

的气体通入发泡剂，用火柴点燃生成的气泡，观察现象。

使湿润的淀粉KI试纸靠近阳极，观察现象。

2）反接:不换溶液，在上述实验基础上反接阴极和阳极。

3）直接反接:更换新的饱和氯化钠溶液，并从两管口各滴加

2滴酚酞试液，反接（铁作阳极，石墨作阴极），接通电

源，观察现象。

五、实验现象

1、水的电解

通电之后，在阴极、阳极分别快速产生了无色气体，且

体积比为2:1。经检验，阴极产生的气体可以在空气中安

静燃烧，说明为氢气，阳极产生的气体可以使带火星的火柴棒复燃，说明 为氧气。

2、饱和氯化钠溶液的电解

1)正接

阴极：产生无色气体，该

气体在起泡剂中鼓起的泡

在空气中燃烧产生“噗” 的声音，说明该气体为氢气；阴极附近的溶液在通电后逐渐变红，说明OH-浓度变大。

阳极：湿润的淀粉KI试纸先变蓝后褪色，说明有氯气产生，氯气现将I- 氧化为I2，后氯气与水生成的次氯酸具有漂白性，是湿润的淀粉KI试纸褪

色。

2)反接

生的气泡在空气中燃烧产生“噗”

红。 阳极：附近之前变红的溶液颜色逐渐变淡，并迅速有白色沉淀产生，一段 时间后逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色。说明有Fe2+产生。

3)直接反接

阴极：产生无色气体，它在起泡剂中所产生的气泡在

空气中燃烧产生“噗”

的声音，说明有氢气产生。阴极附近的溶液逐渐变红。

阳极：刚开始无明显现象，后附近的溶液逐渐变为浅

绿色，最后晃动一下， 迅速产生了白色沉淀，一段时

间后逐渐变为灰绿色，最后变为红褐色。由于直接反接

后，阳极没有大量OH-富集，因此，沉淀产生的较慢。

六、注意事项及经验反思

1、用霍夫曼电解水器时，要用橡皮筋将它的两个电极固定起来，防止松掉， 以致液体流出。

2、将5%的氢氧化钠溶液装入霍夫曼电解水器时，不易高出顶部的旋塞，否则 在验气时会是液体冲出。

3、电解水实验中进行气体检验时，要慢慢旋开活塞，防止气体全部冲出，来 不及检验。

4、实验完毕，一定要用水冲洗净霍夫曼电解水器中残留的碱液，以免旋钮被 “卡住”。

5、电解水时，若有低压直流电源，调高电压，可缩短演示时间。

6、电解饱和氯化钠溶液实验中进行验气时，动作要快点，因为产生的氯气有 毒。

7、反接电解饱和氯化钠溶液时，要将阳极活塞适当放松，以便于氧气将产生 的Fe(OH)2快速氧化。

8、在进行演示实验之前一定要做好预备实验，以防在演示实验之时产生不必要 的麻烦；

9、作为一名化学教师，一定要注意规范的化学用语。

七、思考与讨论

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：①气体溶解度不同。20℃、1kPa时，O2为31mL.L-1，H2为18.2 mL.L-1；

②电极材料与O2发生了反应。如NaOH中含有的少量NaCl，阳极放出的氧

原子与Cl-生成ClO-；③电极上的其他副反应。

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