水、饱和氯化钠溶液的电解报告

电解H 2O 、电解饱和NaCl 溶液

一、实验教学目标

1.掌握演示电解H 2O 、电解饱和NaCl 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，H 2O 发生部分电离：

H 2O ⇌

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 - →2H 2↑

阳极反应：

4OH -－4e - →2H 2O ＋O 2↑

总反应： 2H 2O 2↑＋O 2↑

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NaCl 溶液的电解：

通电前，H 2O 发生部分电离：

H 2O ⇌

H + + OH -

NaCl 全部发生电离：

NaCl =Na ++ Cl -

⑴正接：阴极：Fe ；阳极：碳棒。

阴极反应：

2H +＋2e - →H 2↑

阳极反应：

2Cl -－2e - →Cl 2↑

总反应：

2NaCl+2H 2O ↑+Cl 2↑+2NaOH

⑵ 反接：阴极：碳棒；阳极：Fe 。

阴极反应：

2H +＋2e - →H 2

阳极反应：

Fe －2e - + 2OH -→Fe(OH)2↓

总反应：

2H 2O ＋Fe 2↓+H 2↑

⑶直接反接：阴极：碳棒；阳极：Fe 。

阴极反应：

2H +＋2e - →H 2↑

阳极反应：

Fe －2e - →Fe 2+

总反应：

2H 2O ＋Fe 2↓+H 2↑

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NaCl 溶液。

四、实验内容

1.H 2O 的电解

⑴使用霍夫曼电解水器电解H 2O

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 （电压范围为14~24 V ，但是20 V 时，现象最为明显）。

通电

图1 霍夫曼电解水器

现象: 可看到刻度管内有大量的气泡放出，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O2。反应方程式为：

2H2O =2H2↑＋O2↑

2.饱和NaCl溶液的电解

如图2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（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H 2，在阳极区有Cl 2生成。反应

方程式为：

2NaCl+2H 2O ↑+Cl 2↑+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：

2H 2O ＋Fe 2↓+H 2↑

（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Fe 2+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：

2H 2O ＋Fe 2↓+H 2↑

五、相关文献与重点文献综述

[1]陈德善.“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]杨峰.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]李静娴,陈迪妹,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.