化学教学论实验

       ——电解质溶液实验报告

                  

                    学院：化学化工学院

                    班级：10级化教班

                      组：第八组

                    组员：###

电解质溶液

一、实验目的

1、了解电解质溶液的化学原理，电极发生的氧化还原反应及其产物；

2、掌握离子迁移、电解水、电解饱和食盐水与电解氯化铜的实验演示技能；

3、以及探究浓度、电压、电极对电解质溶液电解速率的影响。

二、实验原理

电解质溶液在直流电场的作用下，溶液中的离子发生定向移动，即阴离子向阳极方向移动，阳离子向阴极方向移动。可以利用某些有色离子（如Cu2+ ，MnO4-等）的迁移来演示说明溶液中离子的迁移。

氯化钠溶液在直流电场作用下，阳离子(即Na+和H+)移向阴极，阴离子（即Cl-和OH-）移向阳极。

阳极反应：2Cl- - 2e==Cl2↑(氧化反应) 

阴极反应：2H+ + 2e==H2↑(还原反应) 

总化学反应式：2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑

电解水的原理： 阴极：4H﹢+4e﹣=2H2↑

               阳极：4OH﹣-4e﹣=O2↑+2H2O

   电解氯化铜溶液就是电解氯化铜本身:

  阳极：2Cl--2e-==Cl2↑

  阴极：Cu2++2e-==Cu

  总反应方程式为：CuCl2 =Cu + Cl2 ↑                     

三、   实验用品

仪器和材料：自制H形管（具支的滴定管）、小烧杯、U形管、漏斗、量筒、尖嘴玻璃管、滴定管、直流稳压电源、铁架台及附件、铁钉电极、回形针电极、保险丝电极 弹簧夹、导线、碳棒电极、橡皮塞、橡皮管、托盘天平  小试管 玻璃棒 火柴 酒精灯

药品：稀盐酸、1:7的硫酸、1;10的硫酸、饱和硫酸铜溶液、饱和食盐水溶液、0.3%的高锰酸钾溶液、0.1%稀硫酸酸化的硝酸钾溶液、1mol/L氯化铜溶液、酚酞试剂、淀粉碘化钾试纸、尿素。

四、 

实验内容

五、思考题

1. 向溶液中加入尿素的作用?是否可用其他物质代替？

答：1、加入尿素的作用是增加溶液的比重，使混合液和硝酸钾界面更加清晰；2、可以用其他物质代替，需满足的条件是：a.非电解质；b.与KMnO4和CuSO4均不反应；c.溶于水；d.无色物质，如蔗糖可以作为代替物。

2.在做电解饱和食盐水是为什么要向溶液中加入用稀硫酸酸化过的0.1%的硝酸钾溶液，而且要左右轮流交替的加入？

答：第一，选择1%的硝酸钾溶液的原因有三点：①硝酸钾溶液没有颜色，便于观察有色离子的移动；②硝酸钾溶液不参与电解;③1%的硝酸钾溶液密度比较小，可以使界面保持清晰。

第二，由于电解作用，会使得铜离子移动到1%的硝酸钾溶液中，铜离子易水解形成氢氧化铜絮状沉淀，为此需要进行酸化抑制其水解。而用稀硫酸是因为硫酸根离子不参与电解。

第三，轮流交替在U型管中加入1%的硝酸钾溶液的目的是为了让两边液面一样高，便于观察离子移动。

3.电解饱和食盐水时，为什么在阴极区滴加酚酞试液后溶液会变为红色？

答：阴极区因H+发生电解反应而被消耗，故OH-浓度增大，滴入酚酞后溶液变红。

4．电解饱和食盐水时为何碳棒作阳极，铁片作阴极？

答：因为在酸性条件下：Fe2++2e-=Fe， ø=-0.409V ， 在碱性条件下Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，ø=-0.877V,在阳极区：4OH-= O2+ H2O+ 4e- ,ø=+0.401V,Cl+2e=2Cl；ø=+1.3583V。

 若用铁作阳极，无论在酸性还是碱性条件下，都是电极本身放电，即电极本身参与了反应而被消耗，因此，电解时往往用惰性导电材料作为阳极。

5.分析电解水，所得H2和O2比例偏离2:1的因素？

答：电解水，所得氢气和氧气体积比值偏离2：1主要是由于氧气体积偏低，造成氧气体积偏低的主要原因是由于副反应所造成的：

阴极：2H2SO4   ==   2H+ + 2HSO4—

阳极：2H+ +2e— ＝　H2

H2S2O8+ H20＝H2SO4　+　H2SO5

H2SO5　+ H20＝H2SO4　+  H2O2

阳极处所生成的过氧化氢在酸性溶液里比较稳定，不易分解出氧，所以氧气的体积就偏低了。第二个原因就是氢气与氧气在水溶液中有一定的溶解度。1体积水可溶解0.02体积的氢气，0.03体积的氧气，氧气比氢气在水中的溶解度大。

6.电解水时采取什么措施，使得体积比接近2:1？

答：1由于H2和O2在都有一定的溶解度，所以记时前应该先接通电源电解几分钟左右，使H2和O2在溶液中达到饱和，打开活塞，放出所产生的气体，然后再进行后续电解；2每次电解时都必须将电极打磨；3读数时一定要准确，视线与液体凹液面平行。

7.探索电解水时电解质溶液浓度和电压的最佳条件？

答：根据记录的数据，比较几种不同材料作电极，不同溶液作电解质溶液的电解水产生气体的体积，可以清楚的看出，当电解质溶液浓度相同时（即都是1%的NaOH(aq)）,电压为24V，产生的H2和O2的体积比更接近理论值。

当电极相同时，电解质溶液浓度不同，电压相同时，浓度小的实验结果更接近理论值，适宜浓度为：1:10的HSO4;

当电极相同，电解质溶液浓度相同，而电压不同时，电压大的实验结果更接近理论值，适宜电压：24V.

实验反思

在这次实验准备过程中，由于四个电解实验，每个实验都只做了一遍，导致在给学生讲解实验时，以及解决一些实验过程中的突发事件时，并没有及时，正确，妥善地处理好。

由于一些粗心，在做电解饱和氯化铜的试验时，电极的正负装反了，导致实验过程中没有出现现象。

在探索的过程中，我们小组发现问题，提出问题，齐心协力，合作交流解决问题，将团队精神发挥得很好，我们互相学习，在本次试验过程中受益很大。

电解质溶液实验总结:

（一）、作过程中出现的问题:

1、在做离子迁移的实验时，我们强调在滴加KNO3溶液时要轮流交替的沿U型管壁滴加但有的同学还是悬空滴加，甚至有个别同学边加边振荡。

2、在做电解水的实验时，有个别小组把装置还没有装好就加电解质溶液，导致溶液洒在实验桌上。

3、在检验阴、阳极产物时，把产物弄混，检验不出现象。

（二）、预习报告中出现的问题：

1、预习报告中有些同学还在写实验准备，实验准备只需实验准备小组同学写，其他人不需要写。

2、做完实验后个别同学没有完善预习报告中的实验现象。

（三）、实验报告中出现的问题：

1、实验时所用KMnO4溶液是0.3%的，但大多数同学写的是0.5%。

2、很多同学没有把电解水的实验步骤写完，只写了电解NaOH溶液，没有写换电极、换电解质溶液的过程。

3、有个别同学在实验现象与现象解释后写的是同上。

4、实验装置图只画一个，其他的不画，写的是同上。

5、离子方程式书写不正确。

7、有些同学没有写实验总结和实验反思。

    总的来说大家的实验报告完成的不错，在实验操作过程中也没有出现大的问题。在大家的积极配合下我们小组的实验也比较成功的完成。

第二篇：电解质溶液及配位化合物 实验报告

西安交通大学实验报告  

课         程    大学化学实验             实验名称 电解质溶液及配位化合物

系         别    电气                                                     实   验 日 期       2011年11月11日

专业班号    钱学森12   组别 二                       交报告日期

姓         名     ##         学号 ##

同  组   者     陈思成 戴威尔 董世豪                   教师审批签字

一、实验目的

  (1)了解共同离子对弱电解质和强电解质(易溶挥和难溶)溶液的影响。

  (2)了解缓冲溶液的配制和性质。   

  (3)了解溶液淀的生成,溶解和转化原理。

  (4)了解配离子的形成和配离子与简单离子的区别。

  (5)了解配离子的解离平衡及不稳定常数。    。

  (6)了解盐类水解和影响盐类水解的因素。

二、实验原理  

         弱电解质在水中．其分子电离成离子的过程是可逆的，当这两个相反过程的速率相等时，就达到电离平衡，此时如果增加某种离子的浓度，平衡就向减少该离子浓度的方向移动。在强电解质的饱和溶液中加入含有共同离子的电解质时，这种电解质的溶解度降低。

        弱酸或弱酸盐所组成的溶液，弱碱或弱碱盐所组成的溶液称为缓冲溶液

假如某缓冲溶液由弱酸和它的盐组成，则它的pH值计算方法如下：

         由此式可知，缓冲溶液的pH值除主要决定于a外，同时也随盐和酸浓度的比值而变化。从配制溶液时所用弱酸。弱酸盐及弱酸的电解常数即可计算出该缓冲溶液的pH值。本实验中用pH测试仪及pH试纸来实测所配制的醋酸-醋酸盐缓冲溶液的pH值，并与计算值

相比较。由于溶液中存在电离平衡．当缓冲溶液中加入少量酸或碱时。溶液的pH值不会发生显著的变化。   

         在难溶电解质饱和溶液中。当温度一定时。其离子浓度的乘积等于浓度积，当溶液

中存在的某几种离子均能与加入的某种试剂生成沉淀时，其离子浓度乘积首先达到浓度积的化合物首先沉淀。如果在NaCl和K2CrO4的混合溶液中 :          c(Cl-)=c(CrO4 2-)=0.1 mol/L,逐滴加入AgNO3时，逐滴加入AgNO3溶液时．可能发生下列反应：

它们的溶度积数值：

   

   

    用溶度积原理可以计算出开始生成AgCl与Ag2Cro4沉淀时所用银离子最低浓度，通过计算可以说明AgCl首先沉淀。然后当Ag+溶度逐渐增大时，Ag2Cr04沉淀才出现。

    对相同类型的的难溶电解质，如AgCI与Agl，可根据溶度积的大小．直接判断沉淀的先后及沉淀向溶解方向转化的易难。

    另外，还可以根据溶度积原理，沉淀的溶解与转化成另一种溶解度更小的沉淀的情况，如要是沉淀溶解，只需加入某种试剂，降低溶液中一种离子的浓度。使其离子浓度相应方次乘积小于溶度积，就能使沉淀向溶解的方向转化。

      由于副族元素有(n-1)d、ns、np等空轨道存在,因此，它们可以容纳配位体给予的电子对形成配离子，如[Ag(NH3)2]+、[Cu[NH3]4]2+、[AgI4]3-一等等。形成配离子以后，简单离子的性质就发生了变化。

    含有配离子的化合物称为配合物，它在溶液中能解离：

对具有相同配位数的配离子，K 越大，表示该配离子越不稳定：K 越小，表示该配离子越稳定，不易解离。

如

  

因此，在相同条件下，[Ag(NH3)2]+溶液中Ag浓度远远大于[Ag(S2O3)]3-溶液中Ag+的浓度

      盐类水解造酸碱中和的逆反应，水解后溶液的酸碱性取决于盐的类型。由于水解是吸热反应，因此升高温度，有利于水解的进行。

        两种都能水解的盐，如果其中一种水解后溶液显酸性，另一种水解后溶液显碱性，当这两种盐溶液相混合时．可以彼此加剧水解。

三、仪器与药品

1．仪器

2．药品

*pH值等于6．8的缓冲溶液，可用0.2 mol/L磷酸氢二钠溶液49mL和0.2 mol/L磷酸二氢钠溶液51mL混合配制而成。

四、实验步骤

1．强弱电解质的区别

     取两支试管，在第一支试管中加入O.1 mol/L。HAc溶液5滴，甲基橙溶液l滴，记录其颜色，再滴入1 mol/L NH4Ac溶液1滴,观察其颜色变化。在第二支试管中加入0．1 mol/L HCI溶液5滴，甲基橙溶液1滴，记录其颜色，再滴加1mol/L NaCl溶液l滴。观察其颜色变化。

2．缓冲溶液的制备及溶液pH值的测定

    (1)缓冲溶液的配制：用量筒量取溶液0.1 mol/L HAc 10ml 及0.1 mol/L NaAc溶液10mL于50mL小烧杯中，混合均匀即制成某pH值的缓冲溶液。用试纸测定该溶液的pH值。

    (2)用pH测试仪精确测定所配制缓冲溶液的pH值并与用pH试纸测定值及理论值进行比较。

    (3)缓冲溶液的缓冲性能：在上述配好的缓冲溶液中加入0.5mL(约10滴)

0.1mol/L NaOH溶液，用pH测试仪测定其pH值，再加入l mL(约20滴)            

溶液，再用pH测试仪测定其pH值。

3．溶度积规则的应用

    (1)沉淀的先后：在一支试管中加入  0.1 mol/L NaCl和  0.1 mol/L K2CrO4溶液各2滴，然后在振荡的情况下逐滴加O．1 mol/L AgNO3溶液5滴(小心不要滴在试管壁上)。记录沉淀的颜色变化，用溶度积原理解释之。

    (2)同类型难溶电解质溶度积比较

    取2支试管：每支试管加入0.1 mol/L AgNO3溶液2滴，在其中一试管中加入0.1 mol/L  NaCl溶液2滴．另一试管中加入O.1 mol/L   KI溶液2滴摇匀，观察AgCl白色沉淀和Agl黄色沉淀的生成，然后在沉淀中各加入2 mol/L 氨水2~3滴，观察二试管中沉淀溶解的情况有何不同.

    (3)沉淀的溶解：在一试管中加入0.1 mol/L  MgCl2溶液3滴，1 mol/L  NaOH溶液2滴，观察现象，再加入饱和的NH4Cl溶液2滴，观察现象。

    (4)沉淀的转化，在一支试管中加入O.1 mol/L  K2Cr04溶液2滴，再加入0.1 mol/L AgNO3溶液4滴使砖红色Ag2Cr04沉淀完全，再加入0.1 mol/L NaCI溶液4~6滴，摇匀，使砖红色沉淀转化为白色的AgCl沉淀。

  4．配合物的形成和性质

  （1）正负配离子的形成

  ①[Ag(NH3)2]+的形成：在一试管中加入约1毫升0.1 mol/L  AgN03溶液，再逐滴加入2 mol/L  NH3H20溶液，每加一滴均应充分摇荡试管，观察褐色Ag2O沉淀的生成，再滴加2 mol/L  NH3H20溶液，直到沉淀溶解．即得含有        [Ag(NH3)2]+的溶液。

    ② [Cu(NH3)4]2+ 的形成：在一试管中加入10滴0.1 mol/L CuSO4溶液，逐滴加入2 mol/L  NH3H20溶液，观察浅蓝色Cu(OH)2沉淀的生成．再逐滴加入2 mol/L  NH3H2O溶液，直到沉淀溶解而溶液转变为深蓝色，即得含有 [Cu(NH3)4]2+的溶液。

    ③[HgI4]2-的形成：在一试管中加入5滴0.01 mol/L HgCl2溶液，逐滴加入0.1 mol/L     KI溶液，观察桔红色HgI2沉淀的生成，再逐渐加入O.1 mol/L KI溶液，直到沉淀溶解，即得含有[HgI4]2-的溶液。   

    (2)简单离子与配离子性质比较

    Fe 3+与[Fe(CN)6]3-和NH4SCN的作用。

    在一支试管中加  1  毫升O.1 mol/L FeCl3溶液在另一支试管中加入1mLO.1    mol/L K 3 [Fe(CN)6] 溶液，然后分别加人1滴NH4SCN,观察两试管中的变化。      

    (3)配离子稳定性的比较

    [Ag(NH3)]2+与[Ag(S2O3)2]3-稳定性的比较

    取一支试管加入O.1 mol/L  AgN03溶液2滴，在逐滴加入2 mol/L氨水5滴即制得含有[Ag(NH3)2]+的溶液。

    另取试管一支加入O.1 mol/L   AgNO3溶液2滴，再逐滴加入2 mol/L Na2S2O3溶液5滴，制得含有[Ag(S2O3)2]3-的溶液。

    将上述制得的-二种配合物溶液各加入O.1 mol/L KI溶液1滴，观察二试管中现象。

  5．盐的水解

  (1)在一支试管中加入O.1 mol/L  NaAc溶液1mL，用pH试纸测pH值，再加入1滴酚酞溶液。然后用酒精灯加热，观察试管中颜色。

    (2)取1支试管，加入2mL0.1 mol/L Al2(SO4)3溶液，用pH试纸测pH值，再加入3mL0.1 mol/L Na2CO3溶液，观察现象。

五、实验结果

（1）    强弱电解质的区别

（2）    缓冲溶液的制备及溶液pH值的测定

   1．缓冲溶液的配制

 0.1mol/L HAc 10ml +0.1mol/L NaAc 10ml

   2．溶液的性能

（3）溶度积规则应用