新型实验技术的应用.docx

+-+-++--+‒‒22‒22实验六新型实验技术的应用20092401015实验内容一:利用微型实验仪器电解水实验设计一、实验目的:1、教学研究目的激发学生学****化学的兴趣;培养学生的动手能力和观察能力;培养学生的操作性思维能力和探究能力;培养学生的环保意识和绿色化学观念。2、本次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。二、实验原理:水中存在H和OH,在通电的情况下,H向负极移动,而OH向正极移动,H+在负极得电子而变成氢气,OH-在水参与下失去电子而得到H+和氧气,得到的H又移向负极,从而接通外部电源成为回路。酸性条件下电极反应为:负极:4H+4e==2H2↑正极:2H2O-4e==4H+O2↑碱性条件下电极反应为:负极:2𝐻𝑂+2𝑒→2𝑂𝐻+𝐻↑正极:4𝑂𝐻→2𝐻𝑂+𝑂↑+4𝑒‒总反应:2H2O电解2H2↑+O2↑在纯水中加入不同电解质,电极反应可能会有所不同。三、实验过程1、实验仪器与药品:仪器:多用滴管、井穴板、低压电源、大头针(表面镀镍)、肥皂水、火柴试剂:自来水、Na2SO3溶液、NaOH溶液、CuSO4溶液,NH4Cl溶液,溶液,H2O2溶液,硫酸溶液。2、实验步骤在多用滴管中吸取纯水,插入两根大头针作为电极,连接低压电源,观察现象;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放的肥皂水中,用火柴点燃吹起的肥皂泡,观察实验现象;+‒阳极的反222+-‒‒阴极的反222+-2+。③实验一段时间后,观察电极(大头针)的变化,解释其变化原因,说明该如何解决问题。④在多用滴管中换取Na2SO3溶液、NaOH溶液,CuSO4溶液和NH4Cl溶液,接通电源,重复步骤②和③。3、实验装置图4、实验记录所用溶液实验现象实验解释电极溶液肥皂泡水负极有少量气泡,正极有绿色絮状物此时电源显示电流0A,电压14V。溶液变黄。久置后灰绿色沉淀变黑,溶液变清澈产生小且少的一些气泡,无法点燃。大头针上镀有镍,所以电极反应可能为:2𝐻𝑂→𝑂↑+4𝐻+4𝑒应:Ni→Ni+2e2𝐻𝑂+2𝑒→2𝑂𝐻+𝐻↑应:Ni+2OH→Ni(OH)2溶液中溶Ni所以呈黄色;Ni(OH)为蓝绿色具有还原性的氢氧化物,久置被空气氧化成NiO(OH);水做电解质溶液,浓度低,导电效果差,产生的气泡比较少没有爆鸣声。NaSO3两级都有气泡。,电压14V。溶液变黄绿,最后变黑。有肥皂泡产生,但点燃没有尖锐的爆鸣声。检验Na2SO3中黑色沉淀:①加硫酸溶液,有气泡产生,溶液变无色;②溶液,溶液稍微变红;③加HO溶液,溶液变为血红色。根据上述检验的实验现象,可以知道黑色沉淀中有SO2-,少量Fe和Fe。推测由于镍层损坏,大头针的铁裸露出来,电极反应方程式为:2𝐻𝑂→𝑂↑+4𝐻+4𝑒应:Fe→Fe+2e阳极反应:2𝐻𝑂+2𝑒→2𝑂𝐻+𝐻↑Ni、NiO(OH)、SO2-、OH和Fe2+等相互作用生成某黑色沉淀。收集到的气体中,由于一部分氧气用于氧化Ni(OH)2,所以气体中氢气较纯,爆鸣声不尖锐。‒‒22‒222+‒2223‒‒22‒‒222+-2+↓氢氧化钠两级都有气泡,负极的气泡比较多。,电压14V。溶液没有明显变化有肥皂泡产生,点燃肥皂泡有明显的爆鸣声。阴极的反应:2𝐻𝑂+2𝑒→2𝑂𝐻+𝐻↑阳极的反应:4𝑂𝐻→2𝐻𝑂+𝑂↑+4𝑒‒实验中没有看到红褐色沉淀,溶液颜色也没有明显变化,证明电极上的Fe并没有溶解,否则通过以下反应能观察到红褐色沉淀:𝐹𝑒+2𝑂𝐻→𝐹𝑒(𝑂𝐻)24𝐹𝑒(𝑂𝐻)+𝑂+2𝐻𝑂→4𝐹𝑒(𝑂𝐻)可能由于氢氧化钠溶液浓度的影响,电极上的Fe的电极电势达不到溶解的电极电势,所以没有溶解。CuSO4正极有气泡,负极有红色沉淀。,电压为14V。溶液颜色变浅有肥皂泡产生,点燃肥皂泡有明显的爆鸣声。阴极的反应:2𝐻𝑂+2𝑒→2𝑂𝐻+𝐻↑阳极的反应:4𝑂𝐻→2𝐻𝑂+𝑂↑+4𝑒可能由于大头针上存在杂质,在阳极上形成一个原电池,Cu+2e→Cu生成红色的Cu附在阳极上面,由于Cu的消耗,溶液的颜色变浅。,电压14V。渐变为浅绿色气泡产生,溶液逐有肥皂泡产生,但点燃没有尖锐的爆鸣声。‒‒22-‒22-2𝐻𝑂+2𝑒→2𝑂𝐻+𝐻↑应:阴极的反NH4++OH→NH3↑+H2O阳极的反应:4𝑂𝐻→2𝐻𝑂+𝑂↑+4𝑒‒2Cl-→Cl2↑+2e-生成的Cl2溶于水,溶液呈浅黄绿色。四、问题与