电解水实验的改进装置探讨

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化学系本0802班孙涓王艳芳李婧指导教师：范建凤

电解水实验的改进装置探讨

摘要：为了验证水是由氢和氧两种元素组成的，由水的电解实验来探讨。但由于实验中气体的量比较少，现象不明显。且学生不易动手去做受到条件的限制。

关键词：电解水改进装置

正文：

一引言随着中学化学实验的的普及和重要性探讨创新性实验变得十分重要，因此本次电解水实验讨论代用装置和改进变得十分有意义。

二内容

1．实验原理

电解水装置的简单示意图如下

工作原理由A和C两电极浸入含有Me+离子和X-离子组成溶液的电解池中，在两极的上端分别与直流电源的正、负两极接通时，直流电源便起着一个电子泵的作用;将电子压入C，又从A将电子抽回电源。由于溶液中并不存在自由电子，因此当通过电流时，在电极-溶液界面上就会发生某种或某些组分的氧化还原，使得在C处消耗电子，而在A处放出电子。这个过程就是氧化-还原反应。电极C就是通常所说的阴极(和电源负极相接)，在它附近的离子或分子由于接受电子而被还原;而在阳极A处(与电源正极相接)，由于离子或分子产生电子而氧化。总的电解池反应是两个电极半反应的总和。当电解进行时，离子不断向两极迁移，正离子(阳离子)向阴极迁移，负离子(阴离子)则向阳极迁移。

这种以金属盐水溶液为电解质进行提取或处理金属的电化冶金方法，简称电解，是一种将电能转变成化学能的过程。由于水是弱电解质，故自由离子比较少，会使反应速率较慢，所以实验中加入少量的稀硫酸溶液。

阳极析氧2H2O→O2+4H++4e

碱性溶液中4OH-→O2+2H2O+4e

2．装置改进

方法一使用医用5 ml注射器两个，5号电池碳棒两个，汽水瓶盖两个，500ml烧杯一个，低压电源，导线两根，木条，蜡烛一支。

电极制作如下图

（1）在木条相距4厘米间打两个小孔，大小使注射器针头刚好插入。

（2）将导线缠在碳棒两端，瓶盖的侧面孔使导线插入，上面的孔使碳棒插入，最后如图将导线和碳棒插出，为使铜丝不被电解，向瓶盖内滴蜡水将连接处密封起。

实验步骤

a) 将两个针管电极放入烧杯底部如下图

b) 拔去注射器的针头，按下图插入水中，套在碳棒上，当空气排尽后装上针头固定注射器。

c) 将导线和电极相连，接通电源后注射器内产生气泡，与负极相连的产生的是氢气先充满，与正极相连的产生的是氧气后充满。

d) 气体的检验如下图

方法二使用两支小试管代替霍夫曼电解器的两个尖嘴管

a) 准备两支小试管，用铁丝两边弯曲用皮筋固定铁丝和试管，将铁丝挂在烧杯壁上，

固定了试管如下图。

b)接通电源，收集气体，验纯同方法一

3.实验结果

酸性条件下（硫酸）

阴极H2（ml）阳极O2（ml）时间（s）体积氢比氧

铅棒 4 1.9 40 〉2：1

碳棒 4 1.7 52 〉2：1

铜棒 4 0.0 150 0

因此在此条件下铅棒做电极最好

碱性条件下（氢氧化钠）

阴极H2（ml）阳极O2（ml）极距（cm）时间（s）体积氢比氧

铁棒 4 2.2 6 90 = 2：1

2.0 1 70 〈2:1 碳棒 4 1.4 6 80 〉2：1 铜棒 4 1.8 6 50 〉2：1 因此在此条件下铁棒做电极最好并且极距越小越好

参考文献

∙傅祟说,冶金溶液热力学原理与计算,第2版,冶金工业出版社,北京,1989。

∙钟竹前等,湿法冶金过程,中南工业大学出版社,长沙,1988。

∙赵天从,重金属冶金学,冶金工业出版社,北京,1981。