中學生自主探究電解硫酸銅實驗作者：新余四中 劉趁楨一引言：同學們總是在為課本上的實驗興嘆的同時，也想自己嘗試，但當發現手頭上的材料不夠時，總想著去買，其實不用大功率的直流電源了，你只需要三節電池和下述相關材料就可以了。當然，收獲知識才是最重要的。自己動手實驗對初三升入高中的同學進一步學習電化學是有幫助的.下面我從實驗開始介紹，再提供例題供學電化學的同學參考.二實驗目的：明確電解池中使用惰性電極c電解硫酸銅溶液制硫酸的實質。實驗器材：4.5v電源，(0.2A直流電)，電流表（03A)CuSO4.5H2O晶體，200ML蒸餾水，碳（石墨）棒（市場上的圓規鉛筆芯2b可替代)，PH試紙廣泛114，導線若干（帶鱷魚夾）。開關。托盤天平。（100g最大稱量MAX），量筒100ML.CuSO4溶液 通電 一.實驗原理：1.總反應 CuSO4+2H2O =2 Cu（陰極）+2H2SO4+O2 2.電解池（燒杯）中的反應分析離子方程式：碳棒屬于溶液中的cu2+與OH-分別得失電子，由于（放電能力）cu2+H+，OH-SO42-，因此陰極上的Cu2+放電生成Cu，陽極上的OH-放電生成O2，電極反應如下：陰極（與電源負極相連）2Cu2+4e - = 2Cu 陽極：（與電源正極相連）4OH-4 e - =O2 +2H2O 三.實驗步驟。根據硫酸銅（五水合晶體）在三十攝氏度的溶解度為37.8g使用托盤天平（100gMAX)稱量75.6g五水合硫酸銅晶體用紙倒入燒杯中，并用玻璃棒轉移晶體，量桶分兩次量取100ML蒸餾水，倒入燒杯中（BOMEX,250ML),用玻璃棒攪拌充分溶解，制得其濃溶液。將兩根石墨電極棒分別用鱷魚夾夾住位于燒杯的兩側如圖，后閉合開關，檢查電流表視數是否過大或過小，過大則說明短路，過小則可能是接觸不良或電池電壓過小，建議在電源兩端并聯一個（015v）的電壓表 （用來檢測路端電壓）。檢查完畢后即可開始電解工作。如圖所示。四實驗現象：開始電解15min后，陽極有少量氣泡出現，陰極有少量紅色物質生成。具體如下。實驗現象進行日期PH值陰極陽極總體現象6.545出現極少量紅色物質附著有極少量的氣泡產生無明顯現象6.1043出現較少紅色物質碳棒斷裂，原陽極位置液面上漂浮著少量氣泡更換新碳棒液面有所下降，下降了約15ML6.1532碳棒表面附著一層紅色物質，易剝落（疑似有氫氣產生）碳棒斷裂，更新碳棒，有較多氣泡勻速從極上浮液面下降至160ML6.191碳棒上有較多紅色物質，取出后5h暴露在富含co2的濕潤環境下，表面附著一層翠綠色的物質Cu2（OH）2CO3堿式碳酸銅碳棒斷裂，更新碳棒，更新電池后，電流表示數增大，單位時間氣泡數增多液面降至140ML酸性較強反應后反思：1為什么陽極碳棒易斷裂：由于陽極生成的氣體以小氣泡的形式溢出，易使石墨沿片層之間斷裂（石墨片層間主要是以分子間作用力維系）2.為什么會有藍綠色物質生成：由于房間濕氣重，CO2濃度高，易生成銅銹（堿式碳酸銅）Cu2(OH)2CO3眼鏡框上鼻托上的綠點就是它在作怪. 拓展：1.若想使電解質恢復原狀態，遵循“缺什么補什么”的原則，一般加入陰極產物（Cu）與陽極產物（O2）兩物質中元素組成的化合物，可加入CuO，CuCO3,但不可加Cu(OH)2,Cu2(OH)2CO3,這些物質會使溶液中的水增多，到溶質質量分數偏小。2.當硫酸銅中的銅離子全部放電析出時時，要考慮恢復原狀態時，可用Cu(OH)，因為接下來是電解硫酸溶液，將會有水消耗，要保持【Cu2+】（濃度）不變，可考慮用此，或加了 CuO后加一定量的水，亦或是加堿式碳酸銅。3.電解順序是先電解硫酸銅，再電解硫酸.舉個例子：如圖電解一定量的硫酸銅溶液的實驗裝置如圖，電解的實驗數據如圖，橫坐標表示電解過程中轉移電子的物質的量，縱坐標表示電解過程中產生氣體的總體積（標準狀況）則下列說法正確的是：A開始時b電極有紅色物質析出，而后有氣泡產生Ba電極上的電子經溶液流向b極再流入直流電源C曲線PQ段表示產生H2和O2的體積比為1：2D從開始到Q點收集到的混合氣體中有0.1mol氧氣根據電子流向知，a為陰極、b為陽極，開始時，陰極上銅離子放電、陽極上氫氧根離子放電，所以電池反應式為2Cu2+2H2O=電解Cu+O2+4H+，當銅離子完全放電后，再繼續電解相當于電解水，電池反應式為2H2O電解 2H2+O2，所以從O到P點，生成的氣體為氧氣，從P到Q點生成的氣體是氧氣和氫氣， P點收集到n（O2）=1.12Lx2.4L/mol=0.05mol，從P到Q收集到氣體體積=4.48L-1.12L=3.36L，其物質的量=3.36Lx22.4l/mol=0.15mol，根據2H2O電解=2H2+O2，從P到Q收集的氫氣和氧氣物質的量之比為2：1，則從P到Q點收集到的氫氣物質的量是0.1mol、氧氣的物質的量是0.05mol，. Ab為陽極，陽極上電極反應式為2H2O-4e-=4H+O2，所以b電極上只有無色氣泡生成，故A錯誤；B電子不進入電解質溶液，電解質溶液中陰陽離子定向移動形成電流，故B錯誤；C曲線PQ段實質上是電解水，所以表示產生H2和O2的體積比