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实验6饱和氯化钠溶液的电解
一、目的与要求
掌握演示电解饱和食盐水实验操作技能;
初步掌握电解饱和食盐水实验的讲解方法。
二、实验原理
饱和NaCl溶液的电解:
阴极反应:  阳极反应:
总反应:
三、实验装置
电解饱和氯化钠及产物检验装置
四、主要仪器、材料与药品
直流低压电源、具支U形管、石墨电极、铁电极、导线、浓、固体、酚酞试剂、淀粉KI试纸、橡胶管、玻璃管、饱和溶液、试剂、稀、镊子。
五、实验内容
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(24V),观察实验现象。
实验现象:可看到两个电极附近都有大量气泡。在阴极区,溶液变红,在阳极区具支U形管口用润湿的淀粉KI试纸试之,变蓝。阴极区的气体点燃有黄
实验现象:电解时发现石墨电极上有气泡产生,用湿润的淀粉KI试纸检验变蓝,石墨电极附近溶液变黄,将石墨电极具支管内的溶液倒入试管,加入几滴稀,震荡,此时溶液为黄色,滴加试剂,振荡,溶液由黄色变为血红色。在铁电极上有气泡产生,并且铁电极附近的溶液变红,点燃气体有黄色火焰并伴有微弱爆鸣声。
反应本质:
六、注意事项
,这样可除去其中的、,以避免在阴极附近出现白色混浊现象。方法是:给盛有36g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,再注入含有和各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。
,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。
七、相关文献及重点文献综述
实验能力和实验操作规范是职业教育教学的核心,但在现行课本中有不少演示实验或学生实验未能很好体现这一教学理念,有些实验的设计不太合理,甚至有些实验会严重污染教室环境。“电解饱和食盐水”实验便是其中一例,电解食盐水会生成氢气、氯气和氢氧化钠。氢气易燃,氯气有毒,氢氧化钠有腐蚀性,所以需要改进实验及实验装置。
方案一:,将大头针和一次性注射管分别插入青霉素小药瓶上方的塑料盖(切不可将大头针相碰),将一根大头针与电池盒的负极相连,另一根与电池盒的正极相连,然后装上电池,立即有大量气泡放出,观察到与正极相连的大头针附近大量的黄绿色气体,并有少许刺激性气味,将潮湿的淀粉碘化钾试纸放在管口,试纸变蓝。待气泡均匀产生时,用洗涤剂吹气泡,然后用火柴点燃气泡,会听见轻微的爆鸣声,不断重复。打开瓶盖,加入1~2滴无色酚酞试液,药瓶中的溶液会变红。实验完成,拿掉一节电池,则停止反应。此装置的特点是
;在验证电解产物、混合爆炸时,该装置安全,没有危险,便于控制。由于用量很少,生成的对环境污染很少。有利于激发学生对化学的兴趣、树立绿色化学的观念。通过实验改进后,可以将此演示实验推广为课堂边讲边实验,不仅使学生掌握了电解原理及应用,更重要的是引导学生去想办法来解释每步的实验现象,同时想方法来检验,养成积极思考问题、主动解决问题的好习惯。从而提高了学生的创新思维和创新能力,提高了学生的素质。
方案二: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。
a电极作为阴极,其电极处的水电离的得到电子生成,而留在溶液里的使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,,氯气溶于溶液中,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向阴极迁移时,则在外部产生一个浅红色的外圆。阳极处的向阴极迁移,阴极处的向阳极迁移,从而造成两碳棒间的圆圈宽度大于外侧。实验优点:实验微型化,设计科学。所需仪器较少,操作更简单,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。若该微型实验作为演示实验,结合多媒体现代教学仪器投影仪使用,能使学生更清楚的观察到实验过程及现象,会给学生留下深刻的印象,收到很好的教学效果。
方案三:将饱和食盐水倒入到具支U形管中,在阳极支管口处轻轻塞入一张湿润的淀粉KI试纸,再接一尖嘴玻璃管通入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中。可检验,在阴极支管口处塞一团棉花,1-2分钟后即可取出棉团,用燃烧的火柴直接移到导管口检验氢气。方案四:用2B铅笔芯代替石墨棒电极,不但能减少石墨对氯气的吸附,还能减少石墨的颜色对黄绿色氯气的干扰;增加电极长度,减小两电极间的距离,提高电解速率,在短时间内可以观察到明显的实验现象;在阳极支管处放一个干燥管然后在通入氢氧化钠溶液中,干燥管中放用淀粉
KI试液浸过的棉花,不但能检验氯气,还防止氯气泄露。
八、参考文献
[1][J].中国现代教育装备,2010,(24)
[2]何性刚,[J].中小学实验与装备,2009,(06)
[3][J].化工职业技术教育,2008,(04)
[4][J].实验教学与仪器,2007,(11)