电解饱和氯化钠溶液实验报告.doc

饱和氯化钠溶液的电解

一、 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↑
    总反应：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH

二、主要仪器、材料与药品
仪器和材料：直流低压电源、具支U形管、石墨电极、铁电极、导线、玻璃棒、烧杯
实验药品：酚酞试液、淀粉KI试纸、饱和NaCl溶液、硫氰化钾溶液
三、 实验操作过程与实验现象
如下图，向具支U形管中滴加饱和NaCl溶液至支管以下约1--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，调节电压为15V。可观察到两电极附近均有气泡产生。在阴极区，溶液由无色变为红色，说明阴极区溶液显碱性；在阳极区的支管口，产生有臭味的气体，用润湿的淀粉KI试纸检验生成的气体，试纸逐渐变蓝，持续一段时间后，可观察到试纸颜色逐渐变淡，说明生成的气体是Cl2。
a：饱和NaCl溶液 Y：碳棒 X：铁电极

四、 实验应注意的事项
1、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。
2、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。

五、相关文献与重点文献综述
电解饱和氯化钠溶液实验是现在高中实验中重要的实验之一，学生在学习了电解原理之后，通过观察老师的演示实验，这是对所学知识的又一次巩固和所学理论的验证；更重要的是对引导学生掌握工业上如何制取氯气的原理有着重要作用。按课本装置进行实验，需时较长，而且很难在试管里收集到氢气，实验成功率不高。分析其原因主要有下面几点：
一、 反应在U型管里进行，使得离子在两极之间迁移距离过长，造成整个电路的电阻较大，电源功率损耗大，使阴、阳两极产生的气泡较少，很难收集到足够的氢气。
二、用铁棒作电极，电阻大，表面积太小，不利于氢气的产生，也难收集到足够的氢气进行验证实验。
三、尾气没有及时处理，不符合绿色环保的新理念。
因此，该实验可以修改如下：
实验步骤及现象：
1. 在一个底部装有两个惰性电极的塑料水槽中装入一定量的饱和食盐水并滴加2--5滴酚酞：
2. 将装满饱和食盐水的两支试管，分别倒扣在两个电极上；
3. 接通电源，可观察到分别从两个电极上产生气体，阴极产生的气体为无色，阳极产生的气体为黄绿色，且两极的气体体积基本相等，溶液逐渐变红；
4. 切断电源，取出阳极试管，再管口用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，试纸逐渐变蓝，证明阳极产生的气体为氯气；取出阴极试管，使试管靠近酒精灯火焰，产生微弱的爆鸣声，证明阴极产生的气体为氢气。
改进后的优点：
1.使电解在一个相对密闭的环境中进行，有效防止了有毒气体的排放；
2.实验中对电解产生的氢气和氯气气体体积关系一目了然；
3.便于对生成的氢气进行检验；
4.该装置还可使用于其他许多电解实验。

六、参考文献
[1] 蔡东华. 电解饱和食盐水实验装置的改进和分析[J]. 化工职业技术教育, 2008,(04) .
[2] 刘亚男. 电解饱和食盐水的微型实验[J]. 中国现代教育装备, 2010,(24)
[3] 金永范. 《电解饱和食盐水》演示实验的改进[J]. 化学教学, 1992,(01)
[4] 顾晓琴,唐生岳. 电解饱和食盐水演示实验的绿色化设计[J]. 实验教学与仪器, 2004,(11) .
[5] 熊言林. 电解饱和食盐水与电解水装置的制作[J]. 实验教学与仪器, 1994,(02) .