电解质溶液实验报告

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1、化学教学论实验化学教学论实验电解质溶液实验报告电解质溶液实验报告学院：化学化工学院学院：化学化工学院班级：班级：10 级化教班级化教班 组：第八组组：第八组组员：组员： 王红梅王红梅（12010240089）汪汪 婷婷（12010240059）魏魏 琼琼（12010240076）单晓燕单晓燕（12010240088）电解质溶液电解质溶液 一、实验目的一、实验目的 1、了解电解质溶液的化学原理，电极发生的氧化还原反应及其产物； 2、掌握离子迁移、电解水、电解饱和食盐水与电解氯化铜的实验演示技能；3、以及探究浓度、电压、电极对电解质溶液电解速率的影响。 二、实验原理二、实验原理 电解质溶液在直流电

2、场的作用下，溶液中的离子发生定向移动，即阴离子 向阳极方向移动，阳离子向阴极方向移动。可以利用某些有色离子（如 Cu2+ ，MnO4-等）的迁移来演示说明溶液中离子的迁移。 氯化钠溶液在直流电场作用下，阳离子(即 Na+和 H+)移向阴极，阴离子（即 Cl-和 OH-）移向阳极。 阳极反应：2Cl- - 2e=Cl2(氧化反应) 阴极反应：2H+ + 2e=H H2 2(还原反应) 总化学反应式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2 2+Cl2 2 电解水的原理： 阴极：4H4H+4e=2H+4e=2H2 2 阳极：4OH4OH-4e=O-4e=O2 2+2H+2H2 2O O电解氯化铜溶液

3、就是电解氯化铜本身: :阳极：2Cl-2e-=Cl2 2阴极：CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu总反应方程式为：CuClCuCl2 2 =Cu=Cu + + ClCl2 2 三、三、 实验用品实验用品 仪器和材料：自制 H 形管（具支的滴定管） 、小烧杯、U 形管、漏斗、量筒、 尖嘴玻璃管、滴定管、直流稳压电源、铁架台及附件、铁钉电极、回形针 电极、保险丝电极 弹簧夹、导线、碳棒电极、橡皮塞、橡皮管、托盘天平 小试管 玻璃棒 火柴 酒精灯 药品：稀盐酸、1:7 的硫酸、1;10 的硫酸、饱和硫酸铜溶液、饱和食盐水溶 液、0.3%的高锰酸钾溶液、0.1%稀硫酸酸化的硝酸钾溶液、1mol

4、/L 氯化铜 溶液、酚酞试剂、淀粉碘化钾试纸、尿素。 四、四、 实验内容实验内容 实验实验 名名 称称实验操作与步骤实验操作与步骤实验现象实验现象实验原理及实验原理及 解释解释实验装置实验装置 图图注意事项注意事项离离 子子 的的 移移 动动1、 取一只洁净的 U 形 管，向其中倒入含尿素 的硫酸铜溶液和高锰酸 钾溶液。该混合液的配 制方法是：在 8mL 饱和 硫酸铜溶液中，加入 3mL0.3%的高锰酸钾溶 液，加入 2g 尿素，后用 滴管细心而缓慢地向 U 形管的左右管中轮流交 替的加入用稀硫酸酸化 的 0.1%的硝酸钾溶液， 使其高度各约为 4cm 左 右。 2、 在距离分界面 1cm 处

5、插入碳棒电极，接通 电源，电压调至 25V, 10min 后,观察 U 形管中 的现象。阳极区有 一层紫红 色溶液； 而阴极区 有一层淡 淡的蓝色 溶液，碳 棒上附有 一层少量 红色物质， 而且碳棒 上有小气 泡出现。在直流电场的 作用下电解质 溶液中的离子 会发生定向迁 移，即阳离子 向阴极方向移 动；阴离子向 阳极方向移动； 故而可以利用 有色离子的迁 移来说明溶液 中离子的迁移。 因而阳极区液 面聚合大量的 水合铜离子。 阴极区聚合大 量的 MnO-41、要待尿素完全溶解之、要待尿素完全溶解之 后再加入到后再加入到 U 形管中；形管中； 2、加入硝酸钾溶液要左、加入硝酸钾溶液要左 右轮流

6、交替的加入保证两右轮流交替的加入保证两 侧液面近乎一致，侧液面近乎一致， 3、刚开始加入时要使硝、刚开始加入时要使硝 酸钾沿酸钾沿 U 形管壁缓慢流下，形管壁缓慢流下， 这样可以保证液面清晰；这样可以保证液面清晰； 4、 电极要能触及到电解电极要能触及到电解 质溶液，电压为质溶液，电压为 25V； 5、所用硝酸钾溶液浓度、所用硝酸钾溶液浓度 要小；要小； 6、硫酸铜溶液易水解，、硫酸铜溶液易水解， 配制硫酸铜溶液时要酸配制硫酸铜溶液时要酸 化。化。电电 解解 饱饱 和和 食食 盐盐 水水1、在 U 形管中注入饱 和食盐水约 50ml，分别 插入铁钉，碳棒做电极， 铁钉与电源负极相连， 碳棒与电

7、源正极相连， 电解前在阴极区滴入两 滴酚酞溶液，用于检验 阴极区的产物。2、接通 低压直流电源 20V，几 分钟后，观察到阴极区 的溶液变为红色，用湿 润的淀粉碘化钾试纸检 验阳极区的气体，观察 现象。阴极区溶 液立刻变 成粉红色， 阳极区支 管口放出 的气体可 使湿润的 淀粉碘化 钾试纸变 蓝。阴极区的碱性 增强，生成的 Cl2使碘化钾试 纸变蓝，阴极 H+不断变为 H2 所以使 0H-相对 量增多使酚酞 显红色， 2KI+Cl2=2KCl +I2,阴极区产生 H2,点燃发出 “噗”的响声。注意不能将阴极和阳极的注意不能将阴极和阳极的 电极接反了。电极接反了。电电 解解 氯氯 化化 铜铜 溶

8、溶 液液1、在 U 形管中注入用 稀盐酸酸化的 1mol/L 的 CuCl2溶液约 3/4 管， 插入碳棒做电极，接通 直流电源，阳极既有气 体产生，用湿润的淀粉 碘化钾试纸放在管口处 检验阳极产生的气体。 2、电解 2-3min，停止实 验，取出阴极的碳棒， 观察电极已镀上一层红阳极产生 的气体可 使淀粉碘 化钾试纸 变蓝；阴 极碳棒上 有红色的 铜。阳极 2Cl-2e-=Cl2阴极 Cu2+2e- =Cu 阳极产生 Cl2 与 KI 充分反应 使其变蓝；阴 极碳棒上析出 铜。1、配制配制 CuCl2溶液时需溶液时需 先加入几滴稀先加入几滴稀 HCl， 这样可以防止这样可以防止 CuCl2

9、水解。水解。 2、用一个烧杯固定用一个烧杯固定 U 形形 管。管。色的铜。电电 解解 水水 电电 极极（1）打开活塞和止水夹， 从漏斗注入 1%氢氧化钠 溶液于 H 形管中 ，调 节液面高度至零刻度处， 接通直流电源，调节电 压至 12V 并观察电解速 率。通电约 23 分钟后， 关闭电源。打开两管活 塞，放出产生的气体再 调节液面高度至零刻度 处。 （2）重新开启电源调， 进行电解，并开始计时， 10 分钟后关闭电源。仔 细观察阴阳两极产生气 体的情况。记录两极气 体的体积，关闭止水夹， 打开活塞，用小试管收 集阴极区产生的气体， 在酒精灯上点燃，做爆 鸣实验。然后将带火星 的木条置于阳极尖

10、嘴口 处，观察现象。再在 24V 电压下进行电解， 操作步骤同上。 （3）换回形针做电极， 分别在 12V 与 24V 的电 压下做对比实验，步骤 同上。比较铁钉与回形 针作电极时电解速率的 快慢。 （4）分别用（1：10） 与（1：7）的硫酸作电 解质溶液，保险丝做电 极，重复进行实验。将 实验结果记录于下表。1.通入电 压后，电 解反应现 象明显， 电极表面 有大量气 泡产生， 且电压为 24V 时比 电压为 12V 时反 应更为剧 烈。 2.用带火 星的木条 检验阳极 区气体时， 木条复燃， 说明阳极 区产生了 氧气；用 小试管收 集阴极区 产生的气 体，做爆 鸣实验， 发出爆鸣 声，说

11、明 产生了氢 气。阴极： 4H4H+4e=2H+4e=2H2 2 阳极： 4OH4OH- -4e=O4e=O2 2+2H+2H2 2O O1 1、装置时，注意将管壁装置时，注意将管壁 有刻度有刻度 的一侧面向自己，这样便的一侧面向自己，这样便 于读取数据。实验前，要于读取数据。实验前，要 在活塞处涂上凡士林，切在活塞处涂上凡士林，切 记在孔的两侧涂少许就足记在孔的两侧涂少许就足 够了，以免将孔堵塞而影够了，以免将孔堵塞而影 响实验的正常进行。响实验的正常进行。2 2、 装好后，打开水电解器两装好后，打开水电解器两 侧活塞，使其与大气相通。侧活塞，使其与大气相通。 从漏斗处倒入溶液，尽量从漏斗处

12、倒入溶液，尽量 使倒入的两溶液液面相平使倒入的两溶液液面相平 并且在零刻度处。并且在零刻度处。3 3、塞、塞 好活塞后再通电压。好活塞后再通电压。4 4、 产生的产生的 H H2 2与与 O O2 2在水中有在水中有 一定的溶解度，会影响实一定的溶解度，会影响实 验结果。所以，记时前先验结果。所以，记时前先 接通电压电解几分钟使产接通电压电解几分钟使产 生的生的 H H2 2与与 O O2 2在溶液中达在溶液中达 到饱和后，关闭电源，放到饱和后，关闭电源，放 出气体再重新开启电压进出气体再重新开启电压进 行电解，同时记下电解时行电解，同时记下电解时 间。间。5 5、每次电解前要将、每次电解前要

13、将 电极打磨电极打磨 6 6、切记阴、阳、切记阴、阳 两极不能互换。两极不能互换。电解材料电解质浓 度电 压V电解时间minV H2VO2V H2/ O212V12V2.92.91.41.42.072.07铁 片NaOHNaOH1%1%24V24V10106.86.83.33.32.062.0612V12V2.62.61.21.22.172.17回形针NaOHNaOH1%1%24V24V10105.35.32.62.62.042.0412V12V6.26.22.72.72.32.3 保险丝H H2 2SOSO4 41:71:724V24V101016.316.38.08.02.12.112V1

14、2V5.25.22.42.42.22.2 保险丝H H2 2SOSO4 41:101:1024V24V1010 13.313.36.56.52.02.0五、思考题五、思考题 1. 向溶液中加入尿素的作用?是否可用其他物质代替？ 答：1、加入尿素的作用是增加溶液的比重，使混合液和硝酸钾界面更加清 晰；2、可以用其他物质代替，需满足的条件是：a.非电解质；b.与 KMnO4和 CuSO4均不反应；c.溶于水；d.无色物质，如蔗糖可以作为代替物。 2.在做电解饱和食盐水是为什么要向溶液中加入用稀硫酸酸化过的 0.1%的硝 酸钾溶液，而且要左右轮流交替的加入？ 答：第一，选择 1%的硝酸钾溶液的原因有

15、三点：硝酸钾溶液没有颜色， 便于观察有色离子的移动；硝酸钾溶液不参与电解;1%的硝酸钾溶液密度 比较小，可以使界面保持清晰。 第二，由于电解作用，会使得铜离子移动到 1%的硝酸钾溶液中，铜离 子易水解形成氢氧化铜絮状沉淀，为此需要进行酸化抑制其水解。而用稀硫酸 是因为硫酸根离子不参与电解。 第三，轮流交替在 U 型管中加入 1%的硝酸钾溶液的目的是为了让两 边液面一样高，便于观察离子移动。 3.电解饱和食盐水时，为什么在阴极区滴加酚酞试液后溶液会变为红色？ 答：阴极区因 H+发生电解反应而被消耗，故 OH-浓度增大，滴入酚酞后溶 液变红。 4电解饱和食盐水时为何碳棒作阳极，铁片作阴极？ 答：因为在酸性条件下：Fe2+2e-=Fe， =-0.409V ， 在碱性条件下 Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，=-0.877V,在阳极区：4OH-= O2+ H2O+ 4e- ,=+0.401V,Cl+2e=2Cl；=+1.3583V。若用铁作阳极，无论在酸性还是碱性条件下