Question

电解食盐水会生成什么？

顺便写出实验所需器材等事项。

Answer 1

电解食盐水之一 [原理]氯化钠水溶液的离子种类有：Na+、Cl-、H+、OH-，电极反应为：阳极反应：2Cl--2e=Cl2↑阴极反应：2H2O+2e=H2↑+2OH-总反应：2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑实际上，饱和食盐水中[Cl-]=5.30mol·L-1，阳极附近pH=4，由奈斯特方程而知：在阳极应析出氧气而不是氯气，但因氧气过电位大，反而是氯离子比水易被氧化。氯气在石墨电极的过电位为0.251V，氧气为1.09V。离子在电极上放电时过电位的大小与电极的材料、电流密度和温度有关。[用品]1．仪器 支管U形管、软木塞、导线、低压直流电源、250mL烧杯、250mL量筒、石墨电极、铁架台、玻璃管、自制电解食盐水器。2．试剂 2mol·L-1CaCl溶液、1mol·L-1NaCl的溶液、酚酞指示剂、1mol·L-1KI溶液、淀粉溶液[操作]1．自制食盐水电解器。用250mL烧杯，中间放入两个平行的玻璃管，用管顶软木塞串连细玻璃导管后，再用乳胶管(2)套在玻璃尖嘴(1)。管底用碳棒(6)作电极，导管接通饱和食盐水，(3)和(4)分别为阳极区、阴极区的氯气和氢气。如图A所示。电解食盐水的装置可以简化为图B那样。用一支带有支管的U形管(1)，再用带石墨电极(2)的软木塞使插入饱和食盐水的电极固定好。2．操作和现象。按A或B图装置，当通入12～24V的直流电源，可以观察有大量气泡发生，阴极区气泡更多。约3min就可收集到15mL左右的气体。在尖嘴处将酚酞滴入时，只在阴极区变为粉红色。再将滤纸在碘化钾溶液（有少量淀粉）沾湿后，放在阴极的尖嘴上，便立即变为蓝色，无淀粉时则为棕色。如用图B装置时，可在支管处检验氯气的存在。直流电源可用6～12V。检验氢气可用点燃法。 电解食盐水之二 [原理]同之一[用品]烧杯、具支U形管、单孔塞、弯曲导管、小试管、铁丝网柱、碳棒、NaOH溶液、KI淀粉溶液、饱和食盐水[操作]1．取25×200mm的具支U形管，配好两只单孔塞。在U形管的一端塞上附有弯形导管（内加碘化钾淀粉溶液），另一端塞上附直型导气管，并套上一支小试管以收集氢气。用铁丝网柱（由100×100mm铁丝网卷制而成）作阴极，碳棒作阳极，装置如图所示。2．打开开关a，利用虹吸原理向U形管内加满饱和食盐水溶液（内滴有几滴酚酞溶液）3．接通直流电源(12～24V)，几秒钟后阴极区溶液变成红色。打开开关b，控制好液体流量，让贮液瓶里的饱和食盐水自动流入阳极区，氢氧化钠和食盐混合溶液由阴极区流入烧杯中。4．约两分钟后，碘化钾淀粉溶液变成蓝色，证明放出的气体是氯气。停止通电，关闭开关b。用爆鸣法检验试管中收集的气体，证明它是氢气。[备注]1．阴极用多层铁丝网柱，电极跟溶液的接触面积大，电解快，产生氢气和氯气的量多，便于收集检验。2．饱和食盐水要经过精制，除去Ca2+、Mg2+等杂质离子，以防在阴极区产生沉淀物。也可以用化学纯氯化钠配制成食盐水。3．阴极区红色消失的原因是由于碱性增强。 电解食盐水之三 [原理]在饱和食盐水中，存在着两种电离：NaCl=Na++Cl-H2O H++OH-接通电源时，Na+和H+离子向阴极移动，Cl-和OH-离子向阳极移动，但因H+离子比Na+离子容易得电子，Cl-离子比OH-离子容易失去电子，所以在电极上的反应为：阳极 2Cl--2e=Cl2↑阴极 2H++2e=H2↑在阴极附近的溶液中，Na+和OH-离子形成氢氧化钠，故溶液呈强碱性。总的方程式可以表示为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑由于氢气与氯气在一定条件下易反应甚至引起爆炸。故电解时必须将阴极与阳极隔开，以便分别收集两种气体，因而像工业上一样实验时也要把它用隔膜分开，形成阴极室和阳极室。[用品]食盐、淀粉、碘化钾、酚酞试剂。玻璃方槽、烧杯、直通管、玻璃导管、乳胶管、铁钉、碳棒、蛋壳、漏斗、导线、干电池、直流电源、玻璃纸、铁丝网、凡士林、分液漏斗。[操作]蛋壳漏斗法，这是既简便，用药量少又省时间的一种方法。1．取普通漏斗一只，把一支有一段乳胶管的大铁钉从下方堵住漏斗管，要求不漏液。2．再取一只空鸡蛋壳，先去内衣洗净，放在漏斗中，以一号电池拆得的碳棒放入蛋壳内。3．连接导线，直流电源的正极接碳棒，负极接铁钉。4．向蛋壳内外充满饱和食盐水，并在蛋壳内加淀粉碘化钾溶液数滴，向蛋壳外漏斗中加酚酞数滴。5．接通电源，观察两极附近气泡发生情况，最后可看到铁钉附近变红，碳棒附近溶液变蓝。[备注]1．本实验的方法成功率很高，氢气与氯气可以分开，现象也很明显，主要是做到盐水浓度必须饱和，如过稀氯气易溶解，则会造成一系列的问题，所以实验时间不可过长，否则需补充食盐。2．电解液的温度不可太低，一般以在20℃到30℃之间为宜，过低氯气溶解量增大。3．直流电源的电压可以高些，电压高反应快，演示时间可以缩短。6V即可，不要高于36V。4．电路的连接应当接触良好，千万别出现接触不良的情况，这会造成电阻加大，使电流强度减小而影响实验效果。5．配制食盐水时应用化学纯的，一定要饱和才行。电解时如果氯化钠溶液较稀则阳极上的气泡是氯气与氧气两种，如果氯化钠的溶液极稀则阳极上产生的气泡是氧气一种。

Answer 2

工业制氯气是电解饱和食盐水。

制备时，首先需要一个电解池，里面装上饱和食盐水。再用两根石墨棒做电极，插在食盐水里。将一直流电源正负级分别接在两根电极上，接正极的一端称为阳极，接负极的一端称为阴极。通电后，电解开始，在两个电极上分别有气体冒出，阳极上析出的气体为氯气，阴极上析出的气体为氢气。

2NaCl + 2H2O = Cl2(气体) + H2（气体）+ 2NaOH

在水中，氯以离子形式存在，电解时，在阴极的电子顺导线跑向阳极，并聚集在阳极，溶液中的氯离子在阳极得到电子，达到稳定的结构，生成氯单质，即氯气。

Answer 3

钠单质和氯气

Answer 4

电解食盐水2NaCl+2H2O===2NaOH+Cl2电源 石墨棒 收集器（试管）

Answer 5