电解质讲义

电解质溶液

一． 实验目的

1、掌握离子迁移、电解水、电解饱和食盐水、电解氯化铜的实验演示技能。

2、了解电解质溶液的性质。

3、探究浓度、电压、电极对电解质溶液电解速率的影响。

二．实验药品及仪器

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。 二． 原理及步骤

电解质溶液是指溶质溶解于溶剂后完全或部分解离为离子的溶液.相应溶质即为电解质.某物质是否为电解质并不是绝对的.同一物质在不同的溶剂中,可以表现出完全不同的性质. 1、离子迁移 【反应原理】

一 电解质溶液在直流电场的作用下，溶液中的阴离子向阳极移动，阳离子向阳极移动。可以利用有色离子的迁移来演示说明离子迁移实验。

【实验步骤】 （1）取一只洁净的小U形管,向其中倒入8ml饱和硫酸铜溶液和3ml0.5%的高锰酸钾溶液，再加2g尿素，搅拌直到尿素完全溶解。

（2）将上述已配制好的混合溶液倒入U形管,然后用滴定管沿U形管壁缓慢的轮流交替的向左右两管中加入用稀硫酸酸化的0.1%硝酸钾溶液，大约10ml左右，使两边高度各约4cm为止（务必使界面清晰）。 （3）在KNO3溶液中插入碳棒作电极，使其顶端距下面混合液面约1cm，接通直流电源。接通直流电压为25V，10min后，观察现象。 注意事项

1、要待尿素完全溶解之后再加入到U形管中；

2、加入硝酸钾溶液要左右轮流交替的加入保证两侧液面近乎一致，

3、刚开始加入时要使硝酸钾沿U形管壁缓慢流下，这样可以保证液面清晰； 4、 电极要能触及到电解质溶液，电压为25V； 5、所用硝酸钾溶液浓度要小；

6、硫酸铜溶液易水解，配制硫酸铜溶液时要酸化

2、电解饱和食盐水的实验 【实验原理】

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↑

【实验步骤】

（1）在U形管中注入饱和食盐水约3/4体积（大约60ml)，分别插入铁片，碳棒作电极，铁片与电源负极相连接，碳棒与电源正极相连接，通电前在阴极区滴入2滴酚酞试液，用于检验阴极区的电解产物。

（2）接通低压直流电源十几分钟后，观察到阴极区的溶液变为红色；用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阴极区的气体；可拿一小试管收集阴极区的气体，在酒精灯前点燃，观察现象。

3、电解氯化铜溶液 【实验原理】

阳极2Cl--2e-==Cl2↑

2+-阴极Cu+2e==Cu

总反应方程式为：CuCl2 =Cu + Cl2 ↑

【实验步骤】3、电解氯化铜溶液

（1）在形管中注入用稀盐酸酸化（8滴）的CuCl2溶液约15ml，插入碳棒作电极，接通直流电源，阳极就有气体放出。将湿润的淀粉碘化钾试纸放在试管口检验阳极产生的气体。 （2）电解2-3分钟后，停止试验，观察

注意事项：配制CuCl2溶液时需先加入几滴稀HCl，这样可以防止CuCl2水解。

用一个烧杯固定U形管。

4、电解水

【实验原理】

阴极：

4H﹢+4e﹣=2H2↑ 阳极：

4OH﹣-4e﹣=O2↑+2H2O

【实验步骤】

（1）打开活塞，从漏斗向H形管中注入1%氢氧化钠溶液，调节液面高度使其都达到零刻度处，接通直流电压12V和24V观察电解速率。通电约2—3分钟后，关闭电源。打开两管活塞，放出产生的气体再调整液面高度到零刻度处。

（2）重新开启电源通12V电压进行电解，并开始计时，10分钟后关闭电源。仔细观察电解器两极产生气体的情况。记录两极气体的体积，夹住止水夹，打开活塞，用小试管收集阴极区产生的气体，在酒精灯上点燃，做爆鸣实验。然后用带火星的木条检验另一管中的气体，观察现象。

（3）换回行针做电极材料，分别作12V与24V的对比实验，步骤同上。比较铁片与回行针作电极时，哪组的电解速率较快。

（4）分别用1：10与1：7的硫酸作电解质溶液，保险丝做电极，重复进行的实验。将实验结果记录于表。

注意事项

1、做电解水试验检验氧气时，必须夹紧漏斗的橡皮管上的弹簧夹，否则溶液易冲出。 2、做离子的移动试验所用的硝酸钾浓度要小，太浓的硝酸钾溶液不易于混合液保持清晰界面。

3、电解饱和食盐水所用的饱和食盐水必须事先精制，以除去其中Ca2+和Mg2+，否则电解时阴极区会出现乳白浑浊现象。 4、铁片和回形针必须要打磨。

5、漏斗要高于H形管，且H形管要平行。 数据处理

实验数据表格

电解材料 铁 片 回形针 保险丝 电解质 NaOH NaOH H2SO4 浓 度 1% 1% 1:7 24V 电 压 V 12V 24V 12V 24V 12V 电解时间 min 10 10 10 V H2 VO2 V H2/ O2

保险丝 H2SO4 1:10 12V 24V 10 四．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？

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？

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？ 4．电解饱和食盐水时为何碳棒作阳极，铁片作阴极？ 5.分析电解水，所得H2和O2比例偏离2:1的因素？ 6.电解水时采取什么措施，使得体积比接近2:1？ 7.探索电解水时电解质溶液浓度和电压的最佳条件？ 五．知识拓展

电解质溶液（微型实验）

一、实验目的

1.了解可溶电解质溶液的酸碱性。

2.了解弱电解质的电离或离解平衡及其移动。 3.了解难溶电解质的多相离子平衡及其移动。

4.学习固体与液体的分离、微型仪器的使用以及pH试纸的使用等基本操作。 5.加深对同离子效应、缓冲溶液等概念的理解，并学习缓冲溶液的配制及性质检验。

二、实验原理

根据测定溶液pH，可确定溶液的酸碱性。pH>7的溶液显碱性，pH<7的溶液显酸性，pH=7的溶液显中性。

往弱电解质的解离子平衡系统中加入含有相同离子的强电解质，则解离子平衡向生成弱电解质的方向移动，使弱电解质的解离度降低。这个效应叫做同离子效应。根据同离子效应，解离理论认为由弱酸及其盐或弱碱及其盐所组成的混合溶液，能在一定程度上对外来酸或外来碱起缓冲作用，即当加入少量酸或碱时，此混合溶液的PH基本上保持不变，这种溶液叫缓冲溶液。

在难溶电解质的饱和溶液中，未溶解固体与溶解后形成的离子间存在着多相离子平衡。如果设法降低上述平衡中某一离子的浓度，使离子浓度的乘积小于其浓

度积，则沉淀就溶解。反之，如果在难溶电解质的饱和溶液中加入含有相同离子的强电解质，由于同离子效应，会使难溶电解质的溶解度降低。

如果溶液中含有两种或两种以上的离子都能与加入的某种试剂（沉淀剂）反应。生成难溶电解质，沉淀的先后次序取决于沉淀剂浓度的大小。所需沉淀剂离子浓度较小的先沉淀，较大的后沉淀。这种先后沉淀的现象叫做分步沉淀。只有对同一类型的难溶电解质，才可按它们的溶度积大小直接判断沉淀生成的先后次序；对于不同类型的难溶电解质，生成沉淀的先后次序需计算出它们所需沉淀剂离子浓度的大小来确定。利用此原理。可将某些混合离子分离提纯。

使一种难溶电解质转化为另一种更难溶电解质，即把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，叫做沉淀的转化。因此，可以把一种沉淀转化为更难溶（即溶解度更小）的另一种沉淀。

三．仪器和药品

1．仪器。多用滴管35支(约50滴为1mL)，40孔试管架1只，9孔、40孔点滴板各一块，离心试管4支，离心机(公用)。 2．药品。

(1)酸：HCl(0.1molL1)、H2S(饱和)、HAc（0.1molL1、1molL1）。 (2)碱：NH3·H2O（0.1molL1）、NaOH(0.1molL1,1molL1) (3)盐：AgNO3(0.1molL1),CuSO4(0.1molL1),MnSO4(0.1molL1), FeCl3(0.1molL1)，CuCl2(1molL1)、KI(0.1molL1)、K2CrO4

(0．1molL1)、MgCl2(饱和)、NH4Ac(0.1molL1)、NH4CL(0.1molL1) NH4SCN(0.1molL1),Na2CO3(0.1 NH4Ac(0.1

molL1NH4Ac(0.1

molL1molL1)、NaCL(0.1

1),NaHCO3(0.1,1

molL)、

NaAc(0.1molL1),KH2P04(1molL1)、K2HP04(1molL1)、

NiSO4(0.1molL1),Pb(NO3)2(0.1molL1,1molL1),Na2S(0.1molL1) (4)其它：甲基橙(0.1%)、酚酞(0.1%)、广泛pH试纸。

四. 实验内容

1. 溶液pH值的测定。

先计算出0.1molL1下列溶液的pH值,填入下表，再取下列溶 液各l滴用广泛pH试纸测定溶液的PH值，记录在表3—11.。 2. 弱电解质溶液中的离解平衡及其移动：

(1)弱碱的离解平衡及其移动。向点滴板编号为A1、A2孔各加4滴0.1molL1NH3H20和1滴1酚酞，观察溶液的颜色；再向A1孔加6 表3—11 溶液pH测定 名HCHAc NH3·H2O NH4Ac NH4CL NaAc Na2CO3 NaHCO3 NaOH 称 L 理论pH 测量pH pH由小到大 属分子酸的有

属离子酸的有

属分子碱的有

属离子碱的有 滴饱和NH4Ac溶液．向A2孔中加6滴去离子水，比较两种溶液的颜色有何不同?如不同．解释其原因。

向A3孔中加4滴饱和MgCl2溶液和4滴2molL1的NH3H20观察现象。再滴加5滴饱和NH4CL溶液，用搅棒搅拌，观察沉淀是否溶解。用电离或平衡移动的观点解释上述现象。

(2)弱酸的离解平衡及其移动 往A4和A5孔中各加3滴饱和H2S溶液和1滴甲基橙溶液，观察溶液颜色，然后向A4孔加l滴0.1molL1 AgNO3溶液．观察溶液颜色变化，对比两种溶液．简要说明原因。

(3)缓冲溶液的配制和性质。利用药品A和药品B配制相应pH值的缓冲溶液。每人任选一组，要求先计算小体积比(即滴数比)，然后在9孔点滴板中配制，配成后总体积为45—60滴。将配好的溶液的一半用干净滴管转移至另一孔，再向两孔中分别加入l滴0.1molL1HCL,l滴0.1molL1NaOH,并用精密pH试纸测量加酸、加碱后的pH值，记录在表312中。再用等滴数的去离子水代替缓冲溶液加酸、加碱，测量其pH值，也记录在表3—12中.(注：只选一组即可)。 表3—12缓冲溶液的配制和性质 药品A 1molLHAc1 药品B pHVA:VB即 dA:dB 加酸后加碱后pH pH 1molLNaAc1 5

1molLKH2PO4 1molLK2HPO114 9 11 6 1molLNa2CO13 1molLNaHCO13 去离子水

3、难溶电解质的多相离子平衡：

(1)沉淀的生成相转化 往B1孔加1滴0.1molL1 Pb(NO3)2、6滴去离子水、l滴0.1molL1NaCL。用搅棒搅拌，观察有无沉淀生成，并通过计算解释原因。

向B2孔加3滴1molL1 Pb(NO3)2、2滴1molL1NaCL，观察沉淀是否生成。试用溶度积规则说明之．向B2孔遗留的沉淀中加2滴0.1molL1KI溶液、观察沉淀颜色变化。说明原因并写出反应方程式。

(2)分步沉淀 向C1、C2分别加2滴0.1molL1NaCL和0.1molL1 K2CrO4，再向两孔各加1滴0.1molL1 AgNO3，观察并记录AgCL,Ag2CrO4沉淀的颜色。 往离心试管中加2滴0.1molL1NaCL溶液、2滴0.1molL1 K2CrO4溶液。加水稀释至1mL,摇匀，逐滴加入0.1molL1 AgNO3溶液。边滴边振荡(为什么？)，当白色沉淀中即将夹有砖红色沉淀时，停止加入AgNO3溶液，离心沉降后，把上层溶液移至C3孔4滴，再向C3孔加2滴0.1molL1 AgNO3溶液。观察并比较离心分离前所生成的沉淀颜色有何不同。为什么会有这样的现象，试解释之?写出有关方程式。 (3)金屑离子的沉淀分离：

①以氢氧化物沉淀进行分离 往离心试管中加36滴0.1molL1 NiSO4溶液，4滴0.1molL1 FeCl3溶液，组成含有Fe3+,Ni2+混合溶液，然后滴加1molL1NaOH，每滴一滴后，摇匀，并测定pH值，直到pH＝5时为止。离心沉降后，将上层清液转至C6孔2滴，检验清液中是否含有 Fe3+ (用什么试剂检验?)；如无Fe3+，将其余清液转至另一支离心试管中，继续滴加1molL1NaOH

溶液，直到沉淀开始析出，记录这时溶液的pH值与沉淀颜色，写出有关的反应方程式。

②以硫化物沉淀进行分离 往离心试管中加36滴0.1molL1 MnSO4溶液和4滴0.1molL1 CuSO4溶液，摇匀，得Cu2+,Mn2+混合物。然后滴加0.1molL1Na2S溶液，边滴加，边摇匀，边测定pH值，直至溶液的pH＝2时为止。离心沉降，观察沉淀颜色。将清液移至另一支离心试管，继续滴加0.1molL1Na2S，直至沉淀析出，离心沉降后，观察记录该沉淀的颜色(实验中为什么要控制溶液的pH值？)，写出有关的反应方程式。

五.思考题

1．同离子效应对弱电解质的电离度及难镕电解质的溶解度各有什么影响?联系实验说明之。

2. 如何配制缓冲溶液，并试验其缓冲性质？

3．什么叫做分步沉淀?试根据溶度积规则，计算本实验3(2)中沉淀的先后次序。 4. 如何进行沉淀和溶液的分离?在离心分离操作中有哪些应注意之处?