电解饱和食盐水方程式

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电解饱和食盐水的创新装置

作者：窦卓

来源：《化学教学》2016年第07期

摘要：对教材中电解饱和食盐水装置进行改进，设计价格低廉的仪器，使实验现象更明显、检验气体方法更绿色环保、实验更容易成功。将阳离子交换膜引进高中课堂，使定性实验提升到定量实验，电解后生成的H2、Cl2吸附在电极上，构成氢、氯燃料电池，启动二极管发光。该装置还能用于电解其他溶液。

关键词：电解；饱和食盐水；电解装置；阳离子交换膜；燃料电池

文章编号：1005–6629（2016）7–0050–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

电解饱和食盐水实验是高中电化学部分一个非常重要的实验，其在鲁科版教材[1]中使用的装置如图1所示，笔者通过多次教学实践发现此套装置有一些欠妥之处。

第一，此装置在U型管两侧均设有支管，产生的H2中会混入空气，进行点燃或爆鸣时不易成功；第二，实验时有Cl2外逸，对环境有污染；第三，此装置只能定性检验两极产生的气体，不能定量测试H2、Cl2气体的体积；第四，电极间的距离较大，影响电解速率；第五，由龙源期刊网

于阴极产生的NaOH会扩散到阳极区域与Cl2反应，导致部分产物发生变化；第六，学生没有亲眼看到教材上提及的隔膜的作用，导致学生对此缺少感性认识，也不利于学生对该部分内容的理解和掌握。综上所述，有不少教师对该实验进行了大胆改进。

陈达[2]老师的改进装置选用了排水法收集气体（如图2）。此法便于收集气体、有效减少了污染；在试管底部戳一个直径约为3mm的小孔，便于检验操作时，H2从试管底部小孔集中扩散出来，容易点燃；Cl2逸出量少，湿润的淀粉碘化钾试纸会变成深蓝色，污染小；还可以将小试管从固定片中取出，供学生近距离观察，气体不会泄漏。

但该装置在制作时存在一些困难：试管底部的小孔要用酒精喷灯烧至红热，然后用铁钉戳制而成，耗时耗能；得到的孔径可能大小不一，易导致试管破裂浪费；小孔虽利于气体的检验，但是也增大了电阻，需要用28V的电压才能实现明显的实验效果，消耗了更多的电能，而且大多数学校用的学生电源都不高于16V，不便于学生分组实验和普及使用。 龙源期刊网

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电解饱和食盐水实验的新改进

作者：陈达 庄华清

来源：《化学教学》2012年第11期

摘要：改进了中学化学教材中电解饱和食盐水的实验装置，改进后的装置简单高效、易于收集和检验气体、过程无污染，并能有效提高实验的教学效果。这一改进装置还可运用于中学教材中其他电解实验（如电解水、电解氯化铜溶液等）。

关键词：电解饱和食盐水；电解水；电解氯化铜；实验改进

文章编号：1005-6629（2012）11-0049-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1、问题提出

江苏教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书化学1的第40页中有如图1所示的电解饱和食盐水实验。

该实验装置具有能有效收集气体、检验气体时易操作等优点，但其还是未能有效解决下列问题：①阴极产生H2量少，进行点燃或爆鸣实验比较困难；②验证氯气时，Cl2容易逃逸到空气中而污染环境。

笔者认为：电解速率不快，H2量少可能是由两方面的原因造成的，第一，在u型管中电解饱和食盐水时，离子在阴阳两极间的迁移距离过长，电阻大。同样的电压下，功率消耗大，气体生成量少；第二，阴极铁棒浸入溶液部分太短，表面积小，不利于氢气的产生；第三，在检验Cl2性质时难以杜绝其泄漏，若用其他装置收集并吸收尾气，则实验步骤加多。

2、电解饱和食盐水实验的改进

基于以上分析，电解饱和食盐水实验的改进思路为：①阴极和阳极尽可能靠近，以缩短离子迁移的距离，提高电解的速率；②将电解产生的氯气和氢气封闭在电解器中，便于收集、教学和减少污染。

2.1 实验仪器、药品及其装置简介

仪器：学生直流电源（1套）、碳棒2根（带橡胶塞，125×7 mm）、15×150 mL试管2根（先在底部打出小孔，D≈3 mm，这是非常关键的设计）、大烧杯（1个）、自制固定片、洗瓶、火柴、导线若干等。

探究饱和食盐水的电解

【实验目的】1、巩固、加深对电解原理的理解

2、练习电解操作

3、培养学生的分析、推理能力和实验能力

4、培养学生严谨求实的科学品质

5、培养学生的实验室安全意识

【实验猜想】以铜丝或铁钉为阴极，碳棒为阳极，饱和食盐水为电解液，最终会生成H2 和Cl2

【仪器和试剂】

仪器：具支U型管、玻璃棒、铁架台2个、碳棒、粗铁钉或铜丝、导线、直流电源、玻璃导管、试管、酒精灯、橡胶管、烧杯等。

试剂：饱和食盐水、淀粉碘化钾试纸、酚酞试液、NaOH溶液等。

【看现象得结论】

现象 结论

阴极（铜丝/铁钉） 有大量气泡生成；

阴极附近溶液变红；

收集的气体，在酒精灯处点燃，发出爆鸣声。 2H＋＋2e－===H2↑

(2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑)

由于该反应使溶液变为碱性，使酚酞变红

阳极（碳棒）

有大量气泡生成；

生成的气体有刺激性气味；

生成气体使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝； 2Cl－－2e－===Cl2↑（部分Cl2

溶于水中，水呈现出黄绿色）

2I－＋Cl2===I2＋2Cl－

（实验时用导线捆绑着碳棒，导线中的铜丝与碳棒相缠绕，碳棒与铜丝都没入电解液中）

阳极一端溶液慢慢有黄绿色；

铜丝断裂，碳棒落入U形管底部；

切断电源，向阳极滴加几滴NaOH，有蓝色沉淀生成，蓝色沉淀过一会变黑；

U形管发热 铜丝是金属，在阳极可失电子变为铜离子：

Cu－2e=== Cu2+（蓝色）

Cu2+ + 2OH－=== Cu(OH) 2↓

电解后溶液温度升高，则Cu(OH) 2 分解为CuO 和H2O

以上说明实验猜想是正确的

【实验原理】

1、常见阳离子放电顺序：

K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、（H+），Cu2+、Ag+、Au2+

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逐渐增强

电解饱和食盐水离子方程式

电解饱和食盐水离子方程式是指将食盐溶液通过电解分解得到的离子方程式。在一般的情况下，食盐溶液的化学式是NaCl，它在电解作用下能够分解成氯离子Cl-和钠离子Na+，因此，电解饱和食盐水离子方程式可以表示为：2NaCl=2Na+ +Cl-。

电解饱和食盐水可以用来生产清洁的水，由于氯离子不溶于水，因此可以将氯离子从水中排除，从而得到清洁的水。这种技术可以用于净化污染水，如污水和海水，以及从原水中提取净水。电解饱和食盐水还可以用于生产海水淡化剂，这是一种重要的水处理技术，它可以将海水淡化到可饮用的水，并用于工业、城市供水等。

电解饱和食盐水还可以用于生产植物抗性肥料，植物抗性肥料是一种植物从土壤中吸收营养元素的特殊肥料，可以提高植物的抗逆性和耐寒性，提高植物的抗病性、抗水分损失能力，以及抗旱性能。电解饱和食盐水可以将氯离子和钠离子结合起来，生成植物抗性肥料，为植物提供充足的营养，从而提高植物的抗性能力。

总之，电解饱和食盐水离子方程式是将食盐溶液分解成氯离子和钠离子的离子方程式，它不仅可以用于净化污染水，还可以用于生产海水淡化剂以及植物抗性肥料，为植物提供充足的营养，从而提高植物的抗性能力，可谓是一种多功能的技术。