微型实验电解水.doc

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1、华南师范大学实验报告学生姓名学号专业年级、班级课程名称实验项目实验类型□验证□设计□综合实验时间2012年5月日实验指导老师实验评分【实验目的】.理解在不同电解质溶液环境中电解水的原理规律；.探究微型实验仪器电解水过程中电极变化原因。【实验原理】微型实验是近二十多年来迅速发展的一种化学实验新方法和新技术，是国际化学教育界公认的体现绿色化学思想的一种新举措。其具有“体积小、时间省、反应快、效果好、易操作、较安全、动手操作机会多、趣味性高、用药少、污染低”等特点，其较常规实验更加适合学生探究性学习、研究性学习，然而对于化学教学而言，常规实验具有不可替代的一面，如果

2、将微型实验和常规实验有机地整合，并且应用于化学教学的实践中，可以起到事半功倍的效果。本次实验我们应用微型技术来探究水的电解实验。在这个实验中我设计用的微型实验仪器有：大头针做电极，多用滴管代替烧杯和导管，还有井穴板代替小烧杯来收集氢气肥皂泡进行爆鸣实验。基本原理：用大头针（镀镍）作电极电解水，稀硫酸，氢氧化钠，硫酸钠的原理实际上是电解水的原理。电极不参与反应时电解水的电极反应方程式如下：酸性碱性阴极：阳极：若大头针外部的镀层破损，电极变成铁电极，则阳极反应变为：在碱性或者中性条件下，亚铁离子不稳定，于是发生：【实验仪器与试剂】仪器：多用滴管、井穴板、低压电源、

3、大头针（表面镀镍）、肥皂水、火柴、试剂：去离子水、Na2SO4溶液（约2mol/L）、NaOH溶液（约2mol/L）、H2SO4溶液（约2mol/L）【实验装置】【实验步骤】1.用多用滴管中分别吸取去自来水，Na2SO4溶液（约2mol/L）、NaOH溶液（约2mol/L）、H2SO4溶液（约2mol/L），2.在多用滴管上插入两根大头针作为电极、连接低压电源，调节电解电压为12V，观察现象；注意避免两电极接触。3.当多用滴管中产生较多气泡时，将滴管尖嘴插入井穴板中盛有的肥皂水中，用火柴点燃吹起的肥皂泡；4.实验一段时间后，观察电极（大头针）的变化。【实验现象

4、记录】所用溶液实验现象实验解释电极溶液肥皂泡自来水两极都有少量气泡产生，阳极较少溶液变浅黄绿色，有少量绿色沉淀，片刻后沉淀变成黄色。有少量肥皂泡产生，但点燃没有明显的爆鸣声。阴极的反应：阳极的反应：大头针外部的镀层破损，电极变成铁电极，则阳极反应变为：在碱性或者中性条件下，亚铁离子不稳定，于是发生：产生的氢气较少，无法进行爆鸣实验。硫酸钠两极都有较多气泡产生，阳极大头针处有黑褐色沉淀产生无色溶液变为黄色，有少量黄色沉淀生成。温度升高有肥皂泡产生，点燃有尖锐的爆鸣声。阴极的反应：阳极的反应：因此能看到红褐色沉淀，但因为量少颜色不明显，所以观察的是黑色。氢氧化钠两

5、极都有大量气泡产生溶液颜色没有明显变化，温度升高有大量肥皂泡产生，点燃有尖锐的爆鸣声（较剧烈）。阴极的反应：阳极的反应：反应放热，使溶液温度升高。反应产生大量的氢气和氧气混合体，点燃肥皂泡时发出尖锐的爆鸣声。硫酸两极迅速都产生大量气泡。溶液颜色没有变化，溶液变烫。有很多肥皂泡产生，点燃有尖锐的爆鸣声，肥皂泡上有火苗。阴极的反应：阳极的反应：反应放热，产生气泡比较多有尖锐爆鸣声【实验分析】一、实验现象与结果分析：1.分析上面的实验现象，电解自来水时，因为其中可自由移动的离子数量少，因此速率很慢，看不到明显有气泡产生现象。不过因为用的是自来水，水中还是含有少量的氯

6、离子和金属离子，会影响电解。若要得到更准确的实验效果，应该用去离子水进行实验。2.加入氢氧化钠、硫酸钠、硫酸等强电解质溶液，溶液导电性大大增强，有明显的电解现象（有大量的气泡生成）。此时溶液中放电的离子仍是H+、OH-，电解的物质仍然是水。3.在实验中，用水和硫酸钠做电解质时发现：溶液会变成黄绿色，且有少量绿色沉淀生成并变成黄色，这是因为：使用的大头针镀层破损，有铁锈层，铁的氧化物及铁与电解液直接接触，在电解水过程中铁质大头针在阳极被氧化为亚铁离子，在碱性或中性条件下，被空气继续氧化成三价铁离子，并结合氢氧根离子，最终变成氢氧化铁红褐色沉淀，由于量较少，故呈棕

7、黄色。4.当电解质为氢氧化钠和硫酸时发现：溶液没有变色也没有产生沉淀，猜想是因为经过前面几次的实验，电极的锈层已经几乎被分解，不会再有铁锈溶解在水中，且电解质中的氢离子或氢氧根离子较多，首先进行电解反应，所以实验中不会出现溶液变色和沉淀。5.电解过程中产生氢气与氧气，因此能吹起肥皂泡，并由于氢气不纯，所以点燃肥皂泡会发生清脆响亮的爆鸣声。二、关于微型实验从上述实验我们可以看到微型化学实验具有“实验仪器微型化”和“试剂用量节约化”两个基本特征，因此仪器价格相对低廉、实验较易于成功，过程较为环保、不会造成危险。所以应用微型化学实验有利于激发学生学习化学的兴趣、培养

8、学生的环保意识和绿色化学观念、培养学生