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1、化学教学论实验电解质溶液实验报告学院：化学化工学院 班级：10 级化教班 组：第八组组员： 王红梅(12010240089) 汪 婷(12010240059) 魏 琼(12010240076) 单晓燕(12010240088)电解质溶液一、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、实验原理电解质溶液在直流电场的作用下，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）
2、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：2C1- - 2e=Cl2 f （氧化反应）阴极反应：2H+ + 2e=H2 f （还原反应）总化学反应式：2NaC1+2H2O=2NaOH+H2 f +C12f电解水的原理：阴极：4H+ +4e- =2H2 f阳极：4OH-4e- =O2 f +2H2O电解氯化铜溶液就是电解氯化铜本身:阳极：2C1-2e-=C12f阴极：Cu2+2e-=Cu总反应方程式为：CuC12 =Cu + C12 f三、实验用品仪器和材料：自制H形管（具支的滴定管）、小烧杯、U
3、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、lmol/L氯化铜溶液、酚酞试剂、淀粉碘化钾试纸、尿素。四、实验内容实验实验操作与步骤实验现象实验原理及实验装置注意事项解释1、取一只洁净的U形阳极区有在直流电场的1、要待尿素完全溶解之后管，向其中倒入含尿素的一层紫红作用下电解质再加入到u形管中；硫酸铜溶液和高锰酸钾色溶液；而溶液中的离子2、加入硝
4、酸钾溶液要左右溶液。该混合液的配制方阴极区有会发生定向迁轮流交替的加入保证两侧法是：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一层淡淡的蓝色溶液，碳棒上附有一层少量红色物质，而且移，即阳离子向液面近乎一致，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wifi3、刚开始加入时要使硝酸钾沿U形管壁缓慢流下，-这样可以保证液面清晰；4、电极要能触及到电解质溶液，电压为25V ；电 解 饱 和 食 盐 水硫酸酸化的0.1%的硝酸碳棒上有说明溶液中离5、所用硝酸钾溶液浓度要钾溶液，吏其高度各约为小
5、气泡出子的迁移。因而小；4cm左右。现。阳极区液面聚6、硫酸铜溶液易水解，配2、在距离分界面1 cm处合大量的水合制硫酸铜溶液时要酸化。插入碳棒电极，接通电铜离子。阴极区源，电压调至25V, 10min聚合大量的后，观察U形管中的现MnO-4象。1、在U形管中注入饱和阴极区溶阴极区的碱性注意不能将阴极和阳极的食盐水约50ml，分别插液立刻变增强，生成的3电极接反了。入铁钉，碳棒做电极，铁成粉红色，Cl2使碘化钾试丨，一钉与电源负极相连，碳棒阳极区支纸变蓝，阴极H+与电源正极相连，电解前管口放出不断变为h2所在阴极区滴入两滴酚酞的气体可以使0H-相对量溶液，用于检验阴极区的使湿润的增多使酚酞显产
6、物。2、接通低压直流淀粉碘化红色，中2 QV 9 n彳彳卡戶* 9 rn彳甲芒毎奪2KI+C1 2KC1+电源、山0 V丿几刀钟丿后观匚钾卩试 纸J变山丄+J/丄山KJ/丄T2察到阴极区的溶液变为蓝。12,阴极区产生红色，用湿润的淀粉碘化h2, 点燃发出钾试纸检验阳极区的气“噗”的响声。体，观察现象。电 解 氯 化 铜 溶 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 镀上一层红色的铜。阳
7、极产生的气体可 2Cl-2e-=Cl2f使淀粉碘阴极化钾试纸Cu2+2e-=Cu变蓝；阴极 阳极产生Cl2与碳棒上有KI充分反应使红色的铜。其变蓝；阴极碳棒上析出铜。1、配制CuCl2溶液时需先 加入几滴稀HCl，这样 可以防止CuCl2水解。2、用一个烧杯固定U形 管。电解水电压后吨解阴极：反应现象4H+ +4e- =2H2 f明显吨极阳极：表面有大4OH- -4e- =O2 f量气泡产+2呼生且电压1.通入电1、装置时，注意将管壁有刻度(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
8、钟后，关闭 电源。打开两管活塞，放 出产生的气体再调节液为24V时比电压为12V时反的一侧面向自己，这样便于读取数据。实验前，要在活塞处涂上凡士林，切 记在孔的两侧涂少许就足 够了，以免将孔堵塞而影 响实验的正常进行。2、装 好后，打开水电解器两侧 活塞，使其与大气相通。极面高度至零刻度处。应更为剧从漏斗处倒入溶液，尽量(2)重新开启电源调，进行电解，并开始计时，烈。2.用带火10分钟后关闭电源。仔星的木条细观察阴阳两极产生气检验阳极体的情况。记录两极气体区气体时，的体积，关闭止水夹，打木条复燃，开活塞，用小试管收集阴说明阳极极区产生的气体，在酒精区产生了灯上点燃，做爆鸣实验。氧气；用小然后将
9、带火星的木条置试管收集于阳极尖嘴口处，观察现阴极区产象。再在24V电压下进行生的气体，电解，操作步骤同上。做爆鸣实(3)换回形针做电极，验发出爆分别在12V与24V的电压鸣声，说明下做对比实验，步骤同产生了氢上0比较铁钉与回形针作气。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。将实验结果使倒入的两溶液液面相平 并且在零刻度处。3、塞好 活塞后再通电压。4、产生 的h2与02在水中有一定的 溶解度，会影响实验结果。 所以，记时前先接通电压 电解几分钟使产生的H2与 02 在溶液中达到饱和后， 关闭电源，放出气体再重 新开启电压进行
10、电解，同 时记下电解时间。5、每次 电解前要将电极打磨 6、 切记阴、阳两极不能互换。记录于下表。电解材料电解质浓度电压V电解时间minVH2VO2V H2/ O2铁片NaOH1%12V102.91.42.0724V6.83.32.06回形针NaOH1%12V102.61.22.1724V5.32.62.04保险丝1:712V106.22.72.324V16.3&02.1保险丝耶041:1012V105.22.42.224V13.36.52.0五、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
11、替，需满足的条件是：a.非电解质；b.与KMnO4和CuS04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
12、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0H-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=-0.409V ，在碱性条件下Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，0=-0.877V,在阳极区：40H-= 02+ H20+4e- ,0=+0.401V,Cl+2e=2Cl；0=+1.3583V。若用铁作阳极，无论在酸性还是碱性条件下，都是电极本身放电，即 电极本身参与了反应而被消耗，因此，电解时往往用惰性导电材料作为阳极。5.分析电解水，所得H2和02比例偏离2:1的因素？答：电解水，所得氢气和氧气体积比值偏离2：1主要是由于氧气体积偏低，造成氧气体积偏低的主要原因是由于副反应所造成的：阴极：2HSO = 2H+ + 2HSO厂2 4 4阳极：2H+ +2e = H2HSO+ H0 = HSO + HSO,2 2 8 2 2 4 2 5HSO + H0 = HSO + H092 5 2 2 4 2 2阳极处所生成的过氧化氢在酸性溶液里比较稳定，不易分
