电解硫酸铜溶液

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1、中学生自主探究电解硫酸铜实验作者：新余四中刘趁桢一引言：同学们总是在为课本上的实验兴叹 的同时，也想自己尝试，但当发现手头上的材料不 够时，总想着去买，其实不用大功率的直流电源了, 你只需要三节电池和下述相关材料就可以了。一一 当然，收获知识才是最重要的。自己动手实验对初 三升入高中的同学进一步学习电化学是有帮助的. 下面我从实验开始介绍，再提供例题供学电化学的 同学参考.:.实验目的明确电解池中使用惰性电极c电解硫酸铜溶液制硫酸的实质。实验器材：4.5V电源，（O.2A直流电），电流表 （Q3A）CuSO4 5H2O晶体，200ML蒸馏水，碳（石墨）棒（市场上的圆规铅笔芯2b可替代），PH试

2、纸广泛114,导线若干 （带鳄鱼夹）。开关。托盘天平（100g最大称量MAX），量筒 100ML.通电.实验原理：1.总反应CuSO4+2H2O = 2 Cu（阴极）+2H2SO4+O2。2.电解池（烧杯）中的反应分析离子方程式：碳棒属于溶液中的cu2+ 与OH-分别得失电子，由于（放电能力）cu2+H+, OH- SO42-,因此阴极上的Cu2+放电生成Cu,阳极上的OH-放电生成。2,电极反应如下：阴极（与电源负极相连）2Cu2+ +4e -=2Cu阳极：（与电源正极相连）4OH- 4 e - =O2 1+2H2O三.实验步骤。根据硫酸铜（五水合晶体）在三十摄氏度的溶解度为 37.8g使用

3、托盘天平（100gMAX）称量75.6g五水合硫酸铜晶体用纸倒入烧杯中，并用玻璃棒转移晶体，量桶分两次量取100ML 蒸馏水，倒入烧杯中（BOMEX25OML）,用玻璃棒搅拌充分溶解， 制得其浓溶液。将两根石墨电极棒分别用鳄鱼夹夹住位于烧杯的两侧 如图，后闭合开关，检查电流表视数是否过大或过小，过大则说明短 路，过小则可能是接触不良或电池电压过小，建议在电源两端并联一 个（O15v）的电压表（用来检测路端电压）。检查完毕后即可开 始电解工作。如图所示。四.实验现象：开始电解15min 后，阳极有少量气泡出现，阴极有 少量红色物质生成。具体如下。实验现象进行旦期PH，值阴 极阳 极总体现象654

4、56.5出现极少量红色物质附着有极少量的气泡产生无明显现象6.1043出现较少红色液面有物质碳棒断裂，所下降，原阳极位置下降了液面上漂浮约 15ML着少量气泡更换新碳棒6.1532碳棒表面附着碳棒断裂，液面下一层红色物更新碳棒，降至质，易剥落（疑有较多气泡160ML似有氢气产匀速从极上生）浮6.191碳棒上有较多碳棒断裂，液面降红色物质，取更新碳棒，至出后5h暴露更新电池140ML在富含co2的后，电流表酸性较湿润环境下，示数增大，强表面附着一层单位时间气翠绿色的物质泡数增多Cu（OH）2CO3碱式碳酸铜Cll反应后反思：1为什么阳极碳棒易断裂：由于阳极生成的气体以小 气泡的形式溢出，易使石墨

5、沿片层之间断裂（石墨片层间主要是以分子间作 用力维系）2.为什么会有蓝绿色物质生成：由于房间湿气重，CO2浓度高， 易生成铜锈（碱式碳酸铜）Cu2（OH）2CO3眼镜框上鼻托上的绿点就是它在作怪.拓展：1.若想使电解质恢复原状态，遵循“缺什么补什么”的原则，一般加入 阴极产物（Cu）与阳极产物（02）两物质中元素组成的化合物，可加入CuO,CuC03,但不可加Cu（OH）2,CU2（OH）2C03,这些物质会使溶液中的水2.当硫酸铜中的铜 增多，到溶质质量分数偏小。 一I刀UgUJ I H八 离子全部放电析出时时，要考虑恢 复原状态时，可用Cu（OH），因为接 下来是电解硫酸溶液，将会有水消

6、耗，要保持【Cu2+】（浓度）不 变，可考虑用此，或加了 CuO后加 一定量的水，亦或是加碱式碳酸 铜。3.电解顺序是先电解硫酸铜，再电 解硫酸.举个例子：如图电解一定量的硫酸 铜溶液的实验装置如图，电解的 实验数据如图，横坐标表示电解 过程中转移电子的物质的量，纵坐 标表示电解过程中产生气体的总体 积（标准状况）.则下列说法正确 的是：A.开始时b电极有红色物质 析出，而后有气泡产生B. a电极上的电子经溶液流向b极 再流入直流电源C. 曲线PQ段表示产生H2和O2 的体积比为1： 2D. 从开始到Q点收集到的混合气体 中有0.1mol氧气CuSOz 1二溶液胃3.32.21.：D疽 0.4

7、 n(e-)/mol根据电子流向知，a为阴极、b为阳极，开始时，阴极上铜离子放电、阳极上氢氧根离子放电，所以电池反应式为2Cu2+2H2O=电解 Cu+O2 f +4H+,当铜离子完全放电后，再继续电解相当于电解水，电池反应式为2H2O电 解2H2 f +O2 f，所以从O到P点，生成的气体为氧气，从P到Q点生成的气体是氧气和 氢气，P点收集到n (O2) =1.12Lx2.4L/mol=0.05mol，从P至U Q收集到气体体积 =4.48L-1.12L=3.36L，其物质的量=3.36Lx22.4l/mol=0.15mol，根据 2H2O 电解=2H2 f +O2 f， 从P到Q收集的氢气和氧气物质的量之比为2： 1，则从P到Q点收集到的氢气物质的量是 0.1mol、氧气的物质的量是0.05mol，. A. b为阳极，阳极上电极反应式为2H2O-4e-=4H+O2 f，所以b电极上只有无色气泡生 成，故A错误；B. 电子不进入电解质溶液，电解质溶液中阴阳离子定向移动形成电流，故B错误；C. 曲线PQ段实质上是电解水，所以表示产生H2和O2的体积比为2： 1，故C错误；D. 从开始到Q点收集到的混合气体中氧气的物质的量=0.05molX2=0.1mol，故D正确；