电解饱和食盐水实验

铜电极电解饱和食盐水

华师大

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一、实验目的

1、熟练掌握电解饱和食盐水实验的操作技术。

2、学习并掌握电解饱和食盐水的原理和方法。

二、实验原理用铜电极电解饱和食盐水时，两极发生的电极反应分别为：

阳极：2Cu-2e一+2CI一=2CuCI （氧化反应）

阴极：2H20+2e一=20H T+H （还原反应）

CuCI为白色沉淀（附着在铜上颜色不明显，主要显示的为铜的红棕色），当在U形管底部与阴极电解生成的OH T离子相遇时，生成更难溶的橙黄色沉淀CuOH（CuCI

CuOl的溶度积分别为1. 2X 10—6和1. 2X 10—14）,

反应方程式如下：

CuCI+OI一==CuOH+C l

随后，CuO部分分解成红色的CuO,得到CuOH Cs0的混合物。

2CuOH橙黄）=Cu£（红色）+甩0（橙黄与红色差别不大不易观察分辨）阳极一侧白色浑浊逐渐变为浅蓝色是由于CuCI被氧化的结果。

4CuCI+O+4H0==3CuO CuCb - 3H0+2HCI

经查阅资料:

CuO经HSQ酸化发生歧化反应，生成CiT和Cu:

CuO+2!一CiT+Cu+H0

CuO CuOH溶于氨水，形成稳定的无色络合物[C U（NH B）2]+, [Cu（NH3）2]+在空气中很快被氧化成深蓝色（绛蓝色）的[Cu（NH）4]2+:

CuO +4NH - HO = 2[C U（NH 3）2]+（无色）+2OH + 3H 2。

4[C U（NH）2]+ +8NI4 - "0 + 02 = 4[Cu（NH 3）4广（绛蓝色）+40H + 6H 2O

三、实验用品

仪器:U 型管、铜丝、烧杯、试管、胶头滴管、玻璃棒、铁架台、铁夹、直流电源、导线

试剂:NaCI固体、稀硫酸、氨水装置图:

铜丝

I 和食盐水yr

四、实验步骤

1、配制饱和NaCI溶液。

2、按图装好实验装置，往U形管中注入饱和NaC溶液，将两边的铜丝分别与电源的正、负

极相连，将外接电压调至20V左右，进行电解，观察现象。

五、结果与分析

1、电解过程U型管中的现象：

(1)开始时，阴极有大量无色气体放出，阳极附近明显观察到铜棒溶解，且出现

白色浑浊附着在铜上面。

分析：阴极附近水中的氢离子得到电子，被还原，生成大量氢气，反应迅速。稍后阳极附近逐渐有白色浑浊出现，说明铜失去电子被还原为+1价，得到CuC沉淀。

⑵一段时间后，随着阳极白色浑浊逐渐增多，渐渐沉积集中到试管底部，在U形管底部生成

橙黄色沉淀。

分析：

。此时阴极电解生成的0H—离子逐渐向阳极迁移，在试管底部与CuCI相遇，生成更难溶的橙黄色沉淀CuOH(CuCI、CuOl的溶度积分别为1.2X 10—6和1.2X 10—14)

(3)然后阳极一侧溶液逐渐变浅蓝绿色(颜色不是很明显)，橙黄色沉淀在U形管底部和阳极一

侧大量析出

分析：生成的CuCI白色浑浊逐渐被空气中的氧气氧化，得到Cif+，溶液逐渐变为浅蓝绿色。随着阴极水的电解，产生了大量OH, 0H逐渐向阳极迁移与CuC相遇, 生成了大量橙黄色的CuO沉淀。

(5) U形管底部沉积大量橙黄色沉淀，在阳极一侧出现了一条“黄线”连向阴极

一侧。

分析：“黄线”是由于在阳极一侧生成的CuO橙黄色沉淀向阴极移动而形成。

六、产物分析

待阳极附近出现较多白色沉淀后，分别取适量阳极附近的溶液于两支试管中，向两支试管加入2滴氢氧化钠溶液，振荡。然后向一支试管滴加稀硫酸，另一支试管滴加氨水，振荡后静置，观察现象。

试管中滴加硫酸与氨水的现象：

(1)滴加硫酸：向试管中滴加氢氧化钠溶液后出现橙黄色沉淀，再加入硫酸后沉

淀溶解，溶液变为蓝色。

分析：溶液中含有的CuC与氢氧化钠反应，生成橙黄色的CuO沉淀，加入硫酸后，发生了歧化反应，生成Cif+，溶液呈蓝色。方程式：CUO+2P一CiT+Cu+hO

(2)滴加氨水：滴加氢氧化钠出现橙黄色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解，溶液变为蓝色，

静置后蓝色加深，最后变为绛蓝色。

分析：溶液中含有的CuCl与氢氧化钠反应，生成橙黄色的CuOH R淀，加入氨水后，CuOF溶于氨水，形成稳定的无色络合物[Cu(NH3)2] +, [Cu(NH3)2]+在空气中很快被氧化成深蓝色(绛蓝色)的[C U(NH B)4]2+。方程式：

CuO +4NH • H2O = 2[Cu(NH 3) 2]+(无色)+2OH + 3H 2O

4[Cu(NH)2] +8NIH • HO + O2 = 4[Cu(NH 3)4](绛蓝色)+4OH + 6H 2O

七、实验改进

为验证阴极产生的气体为氢气，应在阴极部分加入一个氢气检验装置，用点燃的火柴靠近氢气吹起的肥皂泡来检验产生的氢气，如图：

上述只属于猜想，实施的可能性不大：

①氢气产生的量可能不足，甚至不足以排除管内的空气

②另外氢气的纯度不高的话，容易产生危险

③对装置的气密性要求较高。

八、注意事项

1、为使实验现象更加的明显、清晰，电解时所加的电源电压不宜过大，本实验要求不超过

10V。

2、电解过程中两铜电极间的距离不宜过小，否则会使电解速率太快，实验现象

不明显。