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+2Cl一=2CuCl (氧化反应)

阴极：2H

20+2e一=20H一+H

2

✁(还原反应)

CuCl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—离子相遇时，生成更难溶的橙黄色沉淀CuOH(CuCl、CuOH的溶度积分别为1．2×10—6和1．2×10—14)，

反应方程式如下：

CuCl+OH一==CuOH+Cl—

随后，CuOH部分分解成红色的Cu

2O，得到CuOH、Cu

2

0的混合物。

2CuOH(橙黄)=Cu

20(红色)+H

2

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。

4CuCl+O

2+4H

2

0==3CuO·CuCl

2

·3H

2

0+2HCl

经查阅资料:

Cu

2O经H

2

SO

4

酸化发生歧化反应，生成Cu2+和Cu：

Cu

2O+2H+一Cu2++Cu+H

2

Cu

2O、CuOH溶于氨水，形成稳定的无色络合物[Cu(NH

3

)

2

]+，[Cu(NH

3

)

2

]+在空气中

很快被氧化成深蓝色(绛蓝色)的[Cu(NH

3)

4

]2+:

Cu

2O +4NH

3

·H

2

O = 2[Cu(NH

3

)

2

]+(无色)+2OH- + 3H

2

O

4[Cu(NH

3)

2

]+ +8NH

3

·H

2

O + O

2

= 4[Cu(NH

3

)

4

]2+(绛蓝色)+4OH- + 6H

2

O

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:NaCl固体、稀硫酸、氨水

装置图：

四、实验步骤

1、配制饱和NaCl溶液。

2、按图装好实验装置，往U形管中注入饱和NaCl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CuCl沉淀。

(2)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：阳极铜逐渐被还原，CuCl白色沉淀不断生成。此时阴极电解生成的OH—离子逐渐向阳极迁移，在试管底部与CuCl相遇，生成更难溶的橙黄色沉淀CuOH。(CuCl、CuOH的溶度积分别为1．2×10—6和1．2×10—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CuCl白色浑浊逐渐被空气中的氧气氧化，得到Cu2+，溶液逐渐变为浅蓝绿色。随着阴极水的电解，产生了大量OH-，OH-逐渐向阳极迁移与CuCl相遇，生成了大量橙黄色的CuOH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CuOH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CuCl与氢氧化钠反应，生成橙黄色的CuOH沉淀，加入硫酸后，

发生了歧化反应，生成Cu2+，溶液呈蓝色。方程式：Cu

2O+2H+一Cu2++Cu+H

2

（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沉淀，加入氨水

后，CuOH溶于氨水，形成稳定的无色络合物[Cu(NH

3)

2

]+，[Cu(NH

3

)

2

]+在空气中很

快被氧化成深蓝色(绛蓝色)的[Cu(NH

3)

4

]2+。方程式：

Cu

2O +4NH

3

·H

2

O = 2[Cu(NH

3

)

2

]+(无色)+2OH- + 3H

2

O

4[Cu(NH

3)

2

]+ +8NH

3

·H

2

O + O

2

= 4[Cu(NH

3

)

4

]2+(绛蓝色)+4OH- + 6H

2

O

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