文档介绍：水、饱和***化钠溶液的电解
实验目的
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。
实验原理
水的电解:
阴极反应:4H++4e- →2H2↑
阳极反应:4OH--4e- →2H2O+O2↑
总反应:2H2O 通电 2H2↑+O2↑
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。
饱和NaCl溶液的电解:
正接:阴极:Fe;阳极:碳棒。
阴极反应:2H++2e- →H2↑
阳极反应:2Cl--2e- →Cl2↑
总反应:2NaCl+2H2O 通电 H2↑+Cl2↑+2NaOH
反接:阴极:碳棒;阳极:Fe。
阴极反应:2H++2e- →H2
阳极反应:Fe-2e- →Fe(OH)2↓
总反应: 2H2O +Fe 通电 Fe(OH)2↓+H2↑
直接反接:阴极:碳棒;阳极:Fe。
阴极反应:2H++2e- →H2
阳极反应:Fe-2e- →Fe2+
总反应:2H2O +Fe 通电 Fe(OH)2↓+H2
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、烧杯石墨电极、铁电极、导线。
固体NaOH、酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCl溶液。
实验内容
水的电解
使用霍夫曼电解水器电解水
使用前,先用水检验霍夫曼电解水器(图一)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。
打开霍夫曼电解水器上部的两个旋钮,加水加到最高刻度处,量取加入水的体积,这就是需要加入的5%的NaOH溶液的体积。
配制5%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20V(电压范围
为14~24V,但是20V时,现象最为明显)时,可看到刻度管内有大量的气泡放出,电解大约有1-2cm气柱时停止电解,静置一会使管内的气泡全部上升后,将气体放出。
再次接通电源开始电解,约10min,可以看到阴极产生的气体的体积为阳极的2倍
检验电解出来的气体
打开阴极旋钮,调节速度使液面缓慢上升(先徘一会,将导气管内的空气排出,防止氢气中混有空气,发生爆炸),在阴极的尖嘴处点燃(若尖嘴口太大,可用比尖嘴稍细一点的木棍塞上使气体能够出来,而空气不能够进去),用干燥的小烧杯罩住火焰,看到烧杯壁上有水雾生成,说明阴极生成的是H2。
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小型漏斗内,发现木条复燃,说明阳极生成的是O2。
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饱和NaCl溶液的电解
如图二所示,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(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(6~12V)。可以看到电极附近有大量气泡产