微型實(shí)驗(yàn)電解水.doc

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1、華南師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)生姓名學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)年級(jí)、班級(jí)課程名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)類(lèi)型□驗(yàn)證□設(shè)計(jì)□綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)間2012年5月日實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師實(shí)驗(yàn)評(píng)分【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?理解在不同電解質(zhì)溶液環(huán)境中電解水的原理規(guī)律；.探究微型實(shí)驗(yàn)儀器電解水過(guò)程中電極變化原因?！緦?shí)驗(yàn)原理】微型實(shí)驗(yàn)是近二十多年來(lái)迅速發(fā)展的一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方法和新技術(shù)，是國(guó)際化學(xué)教育界公認(rèn)的體現(xiàn)綠色化學(xué)思想的一種新舉措。其具有“體積小、時(shí)間省、反應(yīng)快、效果好、易操作、較安全、動(dòng)手操作機(jī)會(huì)多、趣味性高、用藥少、污染低”等特點(diǎn)，其較常規(guī)實(shí)驗(yàn)更加適合學(xué)生探究性學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，然而對(duì)于化學(xué)教學(xué)而言，常規(guī)實(shí)驗(yàn)具有不可替代的一面，如果

2、將微型實(shí)驗(yàn)和常規(guī)實(shí)驗(yàn)有機(jī)地整合，并且應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)的實(shí)踐中，可以起到事半功倍的效果。本次實(shí)驗(yàn)我們應(yīng)用微型技術(shù)來(lái)探究水的電解實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我設(shè)計(jì)用的微型實(shí)驗(yàn)儀器有：大頭針做電極，多用滴管代替燒杯和導(dǎo)管，還有井穴板代替小燒杯來(lái)收集氫氣肥皂泡進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn)?；驹恚河么箢^針（鍍鎳）作電極電解水，稀硫酸，氫氧化鈉，硫酸鈉的原理實(shí)際上是電解水的原理。電極不參與反應(yīng)時(shí)電解水的電極反應(yīng)方程式如下：酸性堿性陰極：陽(yáng)極：若大頭針外部的鍍層破損，電極變成鐵電極，則陽(yáng)極反應(yīng)變?yōu)椋涸趬A性或者中性條件下，亞鐵離子不穩(wěn)定，于是發(fā)生：【實(shí)驗(yàn)儀器與試劑】?jī)x器：多用滴管、井穴板、低壓電源、

3、大頭針（表面鍍鎳）、肥皂水、火柴、試劑：去離子水、Na2SO4溶液（約2mol/L）、NaOH溶液（約2mol/L）、H2SO4溶液（約2mol/L）【實(shí)驗(yàn)裝置】【實(shí)驗(yàn)步驟】1.用多用滴管中分別吸取去自來(lái)水，Na2SO4溶液（約2mol/L）、NaOH溶液（約2mol/L）、H2SO4溶液（約2mol/L），2.在多用滴管上插入兩根大頭針作為電極、連接低壓電源，調(diào)節(jié)電解電壓為12V，觀察現(xiàn)象；注意避免兩電極接觸。3.當(dāng)多用滴管中產(chǎn)生較多氣泡時(shí)，將滴管尖嘴插入井穴板中盛有的肥皂水中，用火柴點(diǎn)燃吹起的肥皂泡；4.實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，觀察電極（大頭針）的變化?！緦?shí)驗(yàn)現(xiàn)象

4、記錄】所用溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)解釋電極溶液肥皂泡自來(lái)水兩極都有少量氣泡產(chǎn)生，陽(yáng)極較少溶液變淺黃綠色，有少量綠色沉淀，片刻后沉淀變成黃色。有少量肥皂泡產(chǎn)生，但點(diǎn)燃沒(méi)有明顯的爆鳴聲。陰極的反應(yīng)：陽(yáng)極的反應(yīng)：大頭針外部的鍍層破損，電極變成鐵電極，則陽(yáng)極反應(yīng)變?yōu)椋涸趬A性或者中性條件下，亞鐵離子不穩(wěn)定，于是發(fā)生：產(chǎn)生的氫氣較少，無(wú)法進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn)。硫酸鈉兩極都有較多氣泡產(chǎn)生，陽(yáng)極大頭針處有黑褐色沉淀產(chǎn)生無(wú)色溶液變?yōu)辄S色，有少量黃色沉淀生成。溫度升高有肥皂泡產(chǎn)生，點(diǎn)燃有尖銳的爆鳴聲。陰極的反應(yīng)：陽(yáng)極的反應(yīng)：因此能看到紅褐色沉淀，但因?yàn)榱可兕伾幻黠@，所以觀察的是黑色。氫氧化鈉兩

5、極都有大量氣泡產(chǎn)生溶液顏色沒(méi)有明顯變化，溫度升高有大量肥皂泡產(chǎn)生，點(diǎn)燃有尖銳的爆鳴聲（較劇烈）。陰極的反應(yīng)：陽(yáng)極的反應(yīng)：反應(yīng)放熱，使溶液溫度升高。反應(yīng)產(chǎn)生大量的氫氣和氧氣混合體，點(diǎn)燃肥皂泡時(shí)發(fā)出尖銳的爆鳴聲。硫酸兩極迅速都產(chǎn)生大量氣泡。溶液顏色沒(méi)有變化，溶液變燙。有很多肥皂泡產(chǎn)生，點(diǎn)燃有尖銳的爆鳴聲，肥皂泡上有火苗。陰極的反應(yīng)：陽(yáng)極的反應(yīng)：反應(yīng)放熱，產(chǎn)生氣泡比較多有尖銳爆鳴聲【實(shí)驗(yàn)分析】一、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果分析：1.分析上面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，電解自來(lái)水時(shí)，因?yàn)槠渲锌勺杂梢苿?dòng)的離子數(shù)量少，因此速率很慢，看不到明顯有氣泡產(chǎn)生現(xiàn)象。不過(guò)因?yàn)橛玫氖亲詠?lái)水，水中還是含有少量的氯

6、離子和金屬離子，會(huì)影響電解。若要得到更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)效果，應(yīng)該用去離子水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2.加入氫氧化鈉、硫酸鈉、硫酸等強(qiáng)電解質(zhì)溶液，溶液導(dǎo)電性大大增強(qiáng)，有明顯的電解現(xiàn)象（有大量的氣泡生成）。此時(shí)溶液中放電的離子仍是H+、OH-，電解的物質(zhì)仍然是水。3.在實(shí)驗(yàn)中，用水和硫酸鈉做電解質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)：溶液會(huì)變成黃綠色，且有少量綠色沉淀生成并變成黃色，這是因?yàn)椋菏褂玫拇箢^針鍍層破損，有鐵銹層，鐵的氧化物及鐵與電解液直接接觸，在電解水過(guò)程中鐵質(zhì)大頭針在陽(yáng)極被氧化為亞鐵離子，在堿性或中性條件下，被空氣繼續(xù)氧化成三價(jià)鐵離子，并結(jié)合氫氧根離子，最終變成氫氧化鐵紅褐色沉淀，由于量較少，故呈棕

7、黃色。4.當(dāng)電解質(zhì)為氫氧化鈉和硫酸時(shí)發(fā)現(xiàn)：溶液沒(méi)有變色也沒(méi)有產(chǎn)生沉淀，猜想是因?yàn)榻?jīng)過(guò)前面幾次的實(shí)驗(yàn)，電極的銹層已經(jīng)幾乎被分解，不會(huì)再有鐵銹溶解在水中，且電解質(zhì)中的氫離子或氫氧根離子較多，首先進(jìn)行電解反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)中不會(huì)出現(xiàn)溶液變色和沉淀。5.電解過(guò)程中產(chǎn)生氫氣與氧氣，因此能吹起肥皂泡，并由于氫氣不純，所以點(diǎn)燃肥皂泡會(huì)發(fā)生清脆響亮的爆鳴聲。二、關(guān)于微型實(shí)驗(yàn)從上述實(shí)驗(yàn)我們可以看到微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有“實(shí)驗(yàn)儀器微型化”和“試劑用量節(jié)約化”兩個(gè)基本特征，因此儀器價(jià)格相對(duì)低廉、實(shí)驗(yàn)較易于成功，過(guò)程較為環(huán)保、不會(huì)造成危險(xiǎn)。所以應(yīng)用微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、培養(yǎng)

8、學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和綠色化學(xué)觀念、培養(yǎng)學(xué)生