電解飽和食鹽水自制簡易裝置

江志付

（東興市東興中學 廣西防城港 538100）

一、自制實驗裝置的背景

電解飽和食鹽水是高中化學人教版選修四電解池中一個非常重要的應(yīng)用，其在人教版教材中只有簡單的圖文介紹。為了幫助學生理解電解原理，我們多用普通的電解裝置來做電解飽和食鹽水實驗，但這些裝置多有以下這些缺點：

1.兩極所制取的Cl2、H2中不可避免地混有空氣，得到的氣體均不純凈。

2.陰極產(chǎn)生H2的量太少，進行爆鳴實驗或點燃不易成功導致學生對氫氣檢驗存在畏懼感。

3.陽極產(chǎn)生的Cl2容易外溢污染空氣，進行尾氣處理時也困難。

4.不能很好地模擬工業(yè)上利用陽離子交換膜對食鹽水進行電解。

為解決這些問題，特設(shè)計了一套制作簡單、操作方便、無污染、成功率高的自制裝置。

二、實驗儀器及試劑

20 mL 注射器2 支、150 mL 注射器1 支、5 mL 注射器2 支、廢棄普通干電池碳棒電極2 個、導線2 根（帶鱷魚夾）、9 V 方形干電池3 個、學生電源一個、酒精燈、火柴、木條、20 mL水管活接一個、20 mL 水管三通管接頭兩個、注射器膠帽兩個、輸液延長線一條。飽和食鹽水、酚酞指示劑、淀粉碘化鉀試紙、氫氧化鈉溶液。

三、實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明

電解食鹽水自制簡易裝置

四、實驗操作

（一）實驗準備

在20 mL 水管活接管中間裝入陽離子交換膜后分別和兩個20 mL 三通管對接，水管活接管可隨時打開取出陽離子交換膜，方便做有無陽離子交換膜的對比實驗。然后在兩個三通管上孔分別接入兩個20 mL 注射器針筒，再用膠水密封防止漏氣。取兩個普通干電池中的碳棒電極連接導線后穿過橡膠塞制成簡易裝置的電極。兩個注射器針頭分別穿過兩個橡膠塞后連接Y 形導管。

將簡易裝置放在試管架上固定，用150 ml 注射器吸入飽和食鹽水100 mL。將注射器內(nèi)的飽和食鹽水通過Y 形導管推入簡易裝置中，利用飽和食鹽水排盡裝置內(nèi)的空氣，用膠帽堵住兩個針筒上口。兩根導線分別連接9 V 干電池的正負極開始電解實驗。

（二）實驗現(xiàn)象

很快就能觀察到兩極針筒內(nèi)同時產(chǎn)生大量氣體。陽極針筒內(nèi)溶液逐漸變成淺黃綠色。這些實驗現(xiàn)象可以引導學生分析兩極可能分別產(chǎn)生了H2和Cl2。

我們發(fā)現(xiàn)，H2的體積比Cl2的體積大，從而引導學生分析其中原因：Cl2可溶于水，大量生成的Cl2溶解于水中，所以導致陽極區(qū)溶液呈黃綠色。

（三）檢驗兩極產(chǎn)物

當兩極聚集一定量氣體后斷開電源停止電解實驗。將濕潤淀粉碘化鉀試紙裝入5 mL 注射器針筒，將陽極黃綠色氣體吸入注射器。發(fā)現(xiàn)針筒內(nèi)濕潤淀粉碘化鉀試紙變藍，證明陽極產(chǎn)生的氣體是氯氣。發(fā)生的電極反應(yīng)是 2Cl-→2e-=Cl2↑ 放電順序：Cl-> OH-檢驗完畢，立即將注射器內(nèi)多余氣體注入裝有氫氧化鈉溶液的封閉試管中處理多余氯氣[1-2]。

取出陰極注射器膠帽插輸液延長線，推動活塞將氣體趕出，利用肥皂水驗純、點燃，聽到明顯的“噗噗”聲后嘗試點燃，觀察到氣體安靜地燃燒，同時燒杯內(nèi)壁產(chǎn)生水，證明有生成的氣體是H2。將酚酞指示劑注入陰極針筒內(nèi)，觀察到陰極區(qū)溶液使酚酞指示劑變紅，且紅色沒有向陽極區(qū)擴散，說明陰極生成了氫氧化鈉，陽離子交換膜阻止了OH-向陽極擴散。發(fā)生的電極反應(yīng)是 2H++2e-=H2↑放電順序：Na+< H+。

（四）尾氣處理

回拉150 mL 注射器活塞將陽極剩余氯氣和陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉回收入針筒內(nèi)處理，制取得到消毒液（NaClO），進一步利用產(chǎn)品，同時還可以消除污染[3-5]。

四、改進的意義

1.簡易自制工具利用都是生活中常見物品，干電池碳棒做電極還做到了廢物再利用，制作簡單、操作方便、降低了實驗成本。

2.生成的氣體純凈且處于密閉狀態(tài)，氯氣不泄漏無污染，可以與陰極產(chǎn)生的NaOH 溶液反應(yīng)，制取消毒液（NaClO），進一步利用初產(chǎn)品，消除污染。

3.該裝置增加了檢驗H2的成功率，降低學生對檢驗H2的恐懼感。

4.該實驗可用電池作電源，方便課堂演示實驗和學生分組實驗，讓學生觀察得更仔細，感悟更深刻。

5.該裝置可裝入陽離子交換膜，可以讓通過學生對比實驗感受工業(yè)應(yīng)用中陽離子交換膜的作用。

6.可利用該裝置做其他物質(zhì)的電解實驗。