饱和氯化钠溶液的电解

饱和氯化钠溶液的电解

（2009级化学一班）

一、目的与要求

掌握演示电解饱和食盐水实验操作技能；初步掌握这个实验的讲解方法；探索、设计电解水器的代用装置。

二、实验原理

电解池：将电能转化为化学能的装置。

构成电解池需要具备的条件：需要有外加直流电源；具有阴阳两个电极；具有电解质溶液；形成闭合回路。

阳极：与外加直流电源正极相连的电极。

阴极：与外加直流电源负极相连的电极。

阳极反应：电解时，溶液中的阴离子向阳极移动失去电子发生氧化反应。

阴极反应：电解时，溶液中的阳离子向阴极移动得到电子发生还原反应。

饱和NaCl溶液的电解

阴极反应：2H ++2e→H

2↑阳极反应：2Cl- -2e→Cl

2

↑

总反应：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH

三、主要仪器、材料与药品

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。

酚酞试液、淀粉碘化钾试纸、饱和NaCl溶液。

四、实验操作过程与实验现象

1、饱和NaCl溶液的电解

如图所示，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（6—12V）。可看到电极附近有大量气泡。在阴极区，溶液变红，在阳极区上方，用润湿的KI淀粉试纸试之，变蓝。说明有Cl2生成。

2、.探究实验

（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、实验注意事项

①电解用饱和NaCl溶液在使用前一定要精制，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。

②电解NaCl过程中，在滴入酚酞的溶液表面有时会出现一层白色胶体，这是由于酚酞在饱和溶液中溶解度变小之故。

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-

导致电解质溶液变黄且有红褐色沉淀生成[1]。

电解饱和食盐水的装置存在一些缺陷：1.由于该装置是一个开放体系,电解产生的氯气全

部直接排人空气中, 对师生的健康造成影响, 即没有进行绿色化设计；2.实验中不能体现或无法测定生成H2和Cl2的体积关系；3.实验中无法检验H2的生成[2]。电解装置应该换成如图三所示装置：

实验改进后的优点有：1.使电解在一个密闭体系中进行,有效防止有毒气体Cl2的排放；

2.实验中对电解产生的H2和Cl2气体体积关系一目了然；

3.便于对生成的H2进行检验；

4.

该装置还可适用于其他许多电解实验：如电解水CuCl2、溶液等。

近年来日本和我国台湾流行电解水, 它有两种, 一种由电解池阴极出来的为碱性离子水, 作为饮用水；另一种由电解池阳极出来的为酸性离子水, 用于美容、洗浴。这两种水的特点是水分子团小、活性高、溶解性和渗透性快、导热性好，饮用和洗浴后，不但能强身健体、肌肤柔嫩，而且还可以祛病延年。经试验证明，电解还原水具有消除自由基的能力, 它可消除人体内60%~70%的自由基。由于碱性离子水分子团小、活性高、运动速度快, 饮用后会很快地透过细胞膜, 所以多喝碱性离子水没有肚子胀的感觉。血液中83%是水, 碱性离子水一旦进人血液, 能降低血液粘度, 使血液流动通畅，并能乳化、溶解而降低血脂, 有利于将“废物”排出来, 减轻心脏负荷, 水的吸收排出, 像大扫除一样清扫身体内部[3]。

七、参考文献

1.罗畅，杜元珍，段昌平.电解饱和食盐水的意外现象及其探究[J].化学教育，2010,06:69~70

2.顾小琴，唐生岳.电解饱和食盐水演示实验的绿色化设计[J].实验设计，2004,11:29

3.陶芒，电解水在医疗保健中的功能[J].今日科技，1999,01:25