饱和食盐水

5.电解NaCl过程中，在滴入酚酞的溶液表面有时会出现一层白色胶体，这是由于酚酞在饱和溶液中溶解度变小之故。
六、思考与讨论
1.电解水时，产生气体体积比和理论上的2∶1不一致，主要由于以下几个方面的原因：①气体溶解度不同。20℃、1kPa时，O2为31mL.L-1，H2为18.2 mL.L-1；②电极材料与O2发生了反应。如NaOH中含有的少量NaCl，阳极放出的氧原子与Cl-生成ClO-；③电极上的其他副反应。
七、文献参考
电解饱和氯化钠溶液的一个微型实验设计
湖北省远安县第一高级中学( 444200)何性刚蔡发泉
1、实验装置图
见图1。
图1a为阴极b为阳极
2、实验仪器和药品
直流电源, PH试纸,滤纸,饱和的氯化钠溶液,带导线的碳棒两根,胶头滴管,玻璃片。
3、实验操作
先在玻璃片上放一张直径为11cm的滤纸,然后在滤纸中部依次平铺3~ 5张PH试纸,再用胶头滴管取饱和氯化钠溶液润湿PH试纸。接通电源,将两碳棒竖立置于PH试纸的两个点上,两电极相距约3cm。
(二)b电极(阳极)与试纸接触处出现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆为浅红色;
(三)两碳棒间的圆圈宽度大于外侧宽度。
4.3原理
a电极作为阴极,其电极处的水电离的H +得到电子生成H2,而留在溶液里的OH-使a电极处的PH试纸变蓝。
b电阴作为阳极,其电极处发生了氧化反应产生C l2, 2C l- 2e= C l2,氯气溶于溶液中C l2 + 2H 2O= H C l+ HC lO,产生次氯酸,次氯酸的漂白作用使电极与试纸接触出的PH试纸变白产生一个白色圆。产生的次氯酸和盐酸电离出的H+向阴极迁移时,则在外部产生一个浅红色的外圆。阳极处的H+向阴极迁移,阴极处的OH-向阳极迁移,从而造成两碳棒间的圆圈宽度大于外侧。
总反应：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH
三、主要仪器、材料与药品
霍夫曼电解水器、直流低压电源、具支U形管、带刻度试管、石墨电极、铁电极、导线、石蜡、线香
浓H2SO4、固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、固体NaCl
四、实验内容
1.水的电解
(1)用霍夫曼电解水器电解水
打开霍夫曼电解水器(图6-8)上部两个旋钮，由贮液器加0.1 mol.L-1的H2SO4溶液到刻度中最高刻度处，赶尽气泡后关闭旋钮，连接导线与直流低压电源。
评：这个微型实验设计巧妙，仪器较少、操作简单、现象明显。。生成的氯气是微量的,对空气的污染很小,符合绿色化学理念。并且趣味性较强，能够调动学生学习兴趣。
如图6-9在烧杯或水槽中加入15% NaOH溶液作为电解液，给两支刻度试管装满溶液，用一小片滤纸覆盖在试管口，待滤纸润湿后，倒放于烧杯中。
取自行车辐条样粗细的铁丝两根，端部折弯后，插入熔融的石蜡中数次，这时铁丝便被石蜡包裹起来，将折弯的端部石蜡去掉约1cm长，然后插入倒置的试管中，接通直流电源，调节电压至12～24V，可看到电极端部有大量气泡。H2和O2的体积比约为2:1。
接通电源，调节电压为20V时，可看到刻度管内有大量气泡，约10min，可看到阴极产生的气体的体积为阳极的2倍。
打开阴极旋钮，用溶液把气体压进小试管，点燃，发生爆鸣，证明是H2。再打开阳极旋钮，用同法收集气体，余烬试之，复燃，说明是O2。
(2)用简易装置电解水
霍夫曼电解水器系玻璃制品，容易破损，加之电极采用金属铂，造价较高，若用烧杯和带刻度的试管及铁丝电极组成一个简易装置电解水，也是很实用的。
水、饱和氯化钠溶液的电解
一、目的与要求
掌握演示电解水和电解饱和食盐水实验操作技能；初步掌握这两个实验的讲解方法；探索、设计电解水器的代用装置。
二、实验原理
水的电解
阴极反应：2H++2e→H2↑阳极反应：4OH--4e→2H2O+O2↑
总反应：2H2O=2H2↑+O2↑
饱和NaCl溶液的电解
阴极反应：2H++2e→H2↑阳极反应：2Cl--2e→Cl2↑
2.电解水时对电极材料的选择是：酸性溶液用铂、铅或电工用保险丝；碱性溶液用铂、镍或不锈钢丝。无论酸性或碱性溶液，都不宜用铜或石墨作电极。前者在电解时其阳极不断被溶解，减少O2的生成量；后者的超电压高，且对气体有吸附作用，产生气体速率慢。
3.检验离子定向移动的装置：将长约5cm、宽约3cm的滤纸预先用1mol.L-1Na2SO4溶液浸泡，平铺在玻璃片上。向滤纸中央放置几粒KMnO4晶体，在对称于晶体约2cm处各放置一石墨电极，用鳄鱼夹将石墨、滤纸、玻璃片夹在一起，调节直流电压至12V后接通电源，即可看到紫红色斑点向正极移动。
4.电解用饱和NaCl溶液在使用前一定要精制，这样可除去其中的Ca2+、Mg2+，以避免在阴极附近出现白色混浊现象。方法是：给盛有36g NaCl的烧杯中加入蒸馏水，边加热边搅拌，制成饱和溶液。待稍冷却，滴入2滴酚酞试液，再注入含有NaOH和Na2CO3各2g的混合溶液至碱性。静置数小时，待沉淀形成后过滤，将滤液加热至沸腾，稍冷后滴加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。
图6-8霍夫曼电解水器图6-9电解水简易装置
2.饱和NaCl溶液的电解ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
如图6-10，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，接通低压直流电源(6~12V)。可看到电极附近有大量气泡。在阴极区，溶液变红，在阳极区上方，用润湿的KI淀粉试纸试之，变蓝。
图6-10电解NaCl水溶液装置
五、注意事项
1.用霍夫曼电解水器时，电解液为5%的H2SO4或5%的NaOH溶液。
2.实验完毕，一定要用水冲洗净霍夫曼电解水器中残留的酸碱液，以免旋钮被“卡住”。
3.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10%以上为宜。若有低压直流电源，调高电压，可缩短演示时间，通常调在12～24V之间。若用干电池，可4节串联为6V使用。
4、实验记录及现象分析
4.1电压的选择
根据上表数据分析,在电压16V时两碳棒处出现的现象最快,但由于此时产生的C l2量较多,嗅觉感觉明显,对学生和老师的身心危害较大。从环保的角度和绿色化学的理念考虑,采用12V或14V反应电压即可较快的观察到现象,又减小了对环境的污染。
4.2现象
(一)a电极(阴极)与试纸接触处PH试纸变蓝,出现一个蓝色圆圈;