水、饱和氯化钠溶液的电解报告

电解出0、电解饱和NaCI溶液

一、实验教学目标

1. 掌握演示电解H2O、电解饱和NaCI溶液实验操作技能。

2. 初步掌握这两个实验的演示教学方法。

3. 探索、设计电解水器的代用装置。

二、实验原理

在水溶液中，电解质通电前发生电离。通电后，离子发生定向移动，并在电极发生氧化还原反应。

1.H 2O的电解

通电前，H2O发生部分电离：

H2O ? H+ + OH -

通电后，自由移动的离子发生定向移动，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，发生氧化还原反应。

阴极反应：

4H ++ 4e-—2 H2T

阳极反应：

4OH -—4e-—2H2O + O21

总反应：

通电

2H2O = 2H2 T+ O21

电解水时，加入的电解质并不参与电极反应，主要是为了增加导电性。浓度过低，达不到效果，以5%以上为宜。

1.饱和NaCI溶液的电解：

通电前，H2O发生部分电离：

H2O ? H + + OH -

NaCI全部发生电离：

NaCI = Na++ Cl-

⑴正接：阴极：Fe;阳极：碳棒。

阴极反应：

2H ++ 2e-—H 2 T

阳极反应：

2CI-—2e-—CI2 T

总反应：

通电

2NaCI+2H 2O = H2 T +CI2 T +2NaOH

(2)反接：阴极：碳棒；阳极：Fe。

阴极反应：

2H ++ 2e-f 2

阳极反应：

Fe —2e- + 20H -f Fe(OH) 2 J

总反应：

通电「人

2H2O + Fe= Fe(OH) 2 J +H2 T

⑶直接反接：阴极：碳棒；阳极：Fe。

阴极反应：

2H ++ 2e-fH 2 T

阳极反应：

Fe —2e-f Fe2+

总反应：

通电, 人

2H2O + Fe= Fe(OH) 2 J +H2 T

三、仪器、材料与药品

仪器：霍夫曼电解水器、直流低压电源、具支U形管、烧杯、石墨电极、铁电极、导线。

试剂：固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCI溶液。

四、实验容

1.H 2O的电解

⑴使用霍夫曼电解水器电解H 2 O

使用前，先用水检验霍夫曼电解水器(图 1 )的气密性。方法是将上部的两

个旋钮关闭，塞紧下面的塞子，从贮液器加入水，到一定高度时，在贮液器液面处做一标记，数分钟后看液面是否下降，若不下降则说明气密性良好，否则需要给旋钮涂抹凡士林，并检查塞子是否塞好。

配制15%的NaOH溶液，冷却至室温后，由贮液器加入5%的NaOH溶液到刻度管的最高刻度处，赶尽气泡后关闭旋钮。连接导线与低压直流电源。接通电源，调解电压为20 V (电压围为14~24 V ，但是20 V时，现象最为明显)。

图1霍夫曼电解水器

现象：可看到刻度管有大量的气泡放出，一段时间后，阴极产生的气体的体积大约为阳极的2倍；打开阴极旋钮，调节速度使液面缓慢上升用向下排空气法收集气体，点燃，发生爆鸣；打开阳极旋钮，调节速度使液面缓慢上升，将带火星的木条放在阳极的尖口处，发现木条复燃。

结论：使用霍夫曼电解水器电解H2O，在阴极产生H2，在阳极产生02。反

应方程式为：

通电人人

2H2O = 2H2 T+ O2T

2.饱和NaCI溶液的电解

如图2所示，向具支U形管中滴加饱和NaCI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（石墨电极）相连，负极和阴极相连，仔细查对，勿要接反。

图2电解饱和食盐水装置

注意事项：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，用水清洗石墨电极，接通低压直流电源。

现象：可以看到电极附近有大量气泡产生。在阴极区，溶液变红，收集气体, 点燃，发生爆鸣；在阳极区上方，用润湿的KI淀粉试纸检验气体，试纸变蓝结论：阴极区溶液呈碱性，且产生的气体为H2,在阳极区有Cl 2生成。反应方程

式为：

通电人人

2NaCI+2H 2O = H2 T +CI2 T +2NaOH

3、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。

现象：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。

解释：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。反应方程式为：

通电

2H2O + Fe= Fe(OH)2 J + H2T

(2 )直接反接(铁电极做阳极，石墨电极做阴极)

现象：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。

解释：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。反应方程式为：

通电

2H2O + Fe= Fe(OH) 2 J +H2 T

五、相关文献与重点文献综述

[1 ]德善•“电解饱和食盐水演示实验”奇观[J].化学教学，2004,03:15.

评价：作者在原实验结束后，将电极反接，让学生观察到四道“奇观”，既防止学生产生误解，又引导学生看个够，实现了非常规思维能力的培养。

[2] 峰.电解饱和食盐水演示实验的改进[J].中学化学教学参考，2002,03:24.

评价：作者利用生物学上的培养皿和玻璃片巧妙设计实验装置，将阳极区和阴极区分开

更有利于说明两个电极分别所发生的反应，并与工业生产上的立式隔膜电解槽有机地联系

起来，使学生掌握工业上利用电解饱和食盐水制取烧碱和氯气的原理。

[3] 静娴,迪妹,元立亭.电解饱和食盐水实验的优化设计[J].化学教学,2012,01:45-46.