铜电极电解饱和食盐水

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1、课题：《铜电极电解饱和食盐水、燃料电池的制作》姓名：王思氩学号：10111550105日期：2013年12月12日学生实验报告册《铜电极电解饱和食盐水、燃料电池》1.铜电极电解饱和食盐水用铜作为电极，跟电池正极相连接的阳极(Cu)要溶解,跟电池负极相连接的阴极(cu)附近有气泡并有大量橙黄色CuOH沉淀生成。电极反应过程如下:阳极：2Cu–2e-+2Cl-=2CuCl(氧化反应)阴极：2H2O+2e-=2OH-+H2←(还原反应)CuCl+OH-=CuOH+Cl-2.燃料电池（1）燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。具体地说，燃料电池是利用水

2、的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气，起作用的成分为氧气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中，而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。（2）燃料电池的电极材料一般为惰性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种"发电机"。（3）氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种：在酸溶液中：负极反应式为：

3、2H2-4e-==4H+正极为：O2+4H++4eˉ==2H2O;在碱、盐溶液中：负极：2H2+4OHˉ-4eˉ==4H20正极为：O2+2H2O+4eˉ==4OHˉ一、实验原理二、知识回顾联想在不用铜电极时，用石墨电极电解食盐水时：在食盐水里氯化钠完全电离，水分子是微弱电离的，因而存在着Na+、H+、Cl-、OH-四种离子。NaCl=Na++Cl-H2O=H++OH-当接通直流电源后，带负电的OH-和Cl-移向阳极，带正电的Na+和H+移向阴极。在这样的电解条件下，在阳极，Cl-比OH-容易失去电子被氧化成氯原子，氯原子两两结合成氯分子放出氯气。2Cl--2e=Cl2↑(氧化反应)在

4、阴极，H+比Na+容易得到电子，因而H+不断从阴极获得电子被还原为氢原子，氢原子两两结合成氢分子从阴极放出氢气。2H++2e=H2↑(还原反应)由于H+在阴极上不断得到电子而生成氢气放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离成H+和OH-，H+又不断得到电子，结果溶液里OH-的数目相对地增多了。因而阴极附近形成了氢氧化钠的溶液。电解饱和食盐水的总的化学方程式可以表示如下：2NaCl+2H2O===通电====2NaOH+H2↑+Cl2↑一、实验步骤（一）铜电极电解饱和食盐水实验步骤实验现象1.配置饱和食盐水查阅资料得知，在20摄氏度下，氯化钠的溶解度为35.8g/100g。加入约3

5、8克氯化钠100毫升蒸馏水，溶液为澄清透明无色。溶液底部看到不溶的白色晶体颗粒。2．制作电极在U形管中加入饱和食盐水，用两根铜导线做电极铜电极为砖红色有金属光泽3.进行反应分别将两根导线的一段伸入饱和食盐水中，另一端与直流电源两极通电后：正极负极立即产生白色沉淀无明显现象白色加深一段时间后，在U形管中部看到溶液变为浅绿色继续电解一段时间后，在U形管中部出现一条橙黄色的沉淀线条。一段时间后，靠近负极的U形管部位出现颜色稍浅的桔黄色沉淀。再后来，整个负极的部位都出现黄色沉淀。4.产物的检验电解一段世界后，当橙黄色沉淀在阴极附近聚集较多时，把沉淀取出，分装在3支小试管里，分别做以下实验：（1

6、）滴入稀硫酸，观察实验现象用胶头滴管吸取沉淀集中部位的溶液，等量加入到三支试管当中：A．试管滴加稀硫酸，振荡，（1）滴入氨水，使沉淀溶解，放置一段时间，观察溶液发生的变化。橙黄色沉淀消失，变为无色液体B．试管滴加氨水，沉淀先变为墨绿色，再变为蓝绿色，最后沉淀溶解变为蓝色溶液。C．作为空白对照，为橙黄色浑浊液。（二）燃料电池的制作实验步骤实验现象1.高温灼烧两根碳棒把普通碳棒置于高温火焰上灼烧到发红，立刻投入冷水中使其表面变得粗糙多孔，以利其在电解水时可吸附较多的氢、氧气体碳棒在煤气灯上进行灼烧，灼烧约7分钟，碳棒红热，碳棒底部有微弱火星。立即将碳棒投入水中，碳棒急速冷却，产生大量水雾一

7、段时间后将碳棒取出，碳棒的的表面变得十分粗糙，有很多凸起和空隙。2.安装实验装置两碳棒分别接通电源的正、负极，通电一段时间后，两碳棒都会明显产生气泡开始接通电源，碳棒并无明显现象。通电十五秒后，在碳棒两极产生少量气泡继续通电，碳棒两极上的气泡量增多。3.燃料电池反应取下电源，接通发光二极管（长脚正），二极管即被点亮，记录亮灯时间。接通电源后，二极管立即发出绿色的光，进行计时，随着时间的进行计时，随着时间的延长，二极管的光线变弱。二极管不亮时，计