熔融溴化铅的电解

熔融溴化铅的电解，是中五氧化还原平衡一章里对电解最干净利落的引入，因为没有水来使产物复杂化。它显示离子化合物只有在离子能自由移动时才导电，而电流会把化合物拆成它的元素，一端是铅，另一端是溴。

请按方法操作，再用试卷三部分来牢记电极反应。

目的

探究熔融溴化铅的电解，辨认在阴极与阳极生成的产物，并把这些变化解释为还原与氧化。

仪器与材料

• 坩埚与泥三角
• 三脚架与本生灯
• 两支碳（石墨）电极
• 连接导线、电池或直流电源、开关与灯泡或电流计
• 溴化铅粉末
• 安全护目镜；可使用的通风橱

步骤

1. 把一定量的溴化铅粉末放入坩埚。
2. 把坩埚放在三脚架上的泥三角上。
3. 把两支碳电极插入粉末中，保持分开，并经开关、灯泡（或电流计）与电池连接起来。
4. 合上开关，在溴化铅仍为固态时观察灯泡。
5. 点燃本生灯，强力加热坩埚，直到溴化铅熔融。
6. 待化合物熔融后再次观察灯泡，并仔细看每一支电极。
7. 记录阴极与阳极处生成的产物，然后断开开关并停止加热。

预期观察

• 溴化铅为固态时，灯泡不亮，显示固体不导电。
• 溴化铅熔融后，灯泡亮起，显示熔融化合物能导电。
• 在阴极，生成灰色、有光泽的熔融铅珠。
• 在阳极，释出棕色、气味刺鼻、令人窒息的溴蒸气。

请描述你看到的状态变化与产物；不要引用编造的电流或质量。

推断与结论

像溴化铅这样的离子化合物，只有熔融时才导电，因为只有那时它的离子才能自由移动、传递电荷；固态时离子被锁在晶格中。电流一通过，化合物便被分解。

铅(II)离子移向阴极，在那里获得电子被还原成铅原子，聚成灰色的珠。溴离子移向阳极，在那里失去电子被氧化成溴分子，以棕色蒸气释出。

因为还原在阴极进行、氧化在阳极进行，电解是一个氧化还原过程。电极半反应式为阴极 Pb²⁺ + 2e⁻ → Pb，阳极 2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻。

科学过程技能（试卷三风格）

• 假设。 「溴化铅只有在熔融时、而非固态时，才导电并被电流分解。」要陈述状态与导电之间一个可检验的关系。
• 变量。 操纵变量是溴化铅的状态（固态或熔融）；反应变量是灯泡是否亮起、是否生成产物；固定变量是所用电极、电源电压与化合物的量。
• 作出推断。 从灯泡只在熔融后才亮，推断离子必须能自由移动，化合物才导电。
• 辨认产物。 灰色的珠表示铅在阴极放电；棕色刺鼻的气体表示溴在阳极放电。
• 操作性定义。 「电解质是一种在熔融或水溶液中能导电并被分解的物质，这里由熔融溴化铅导电并分解成铅与溴所显示。」

安全须知

• 在通风橱中加热坩埚，因为阳极释出的溴蒸气有毒并使肺部窒息。
• 佩戴安全护目镜，因为熔融溴化铅温度高、可能溅出。
• 加热期间或刚加热后不要触碰坩埚或三脚架，因为它们仍非常烫。
• 保持碳电极分开，以免电路短路、并使加热保持均匀。

常见错误

• 加热不够强，使化合物未能完全熔融、灯泡始终不亮，看似没有电解发生。
• 让电极相碰，使电池组短路，妨碍两电极正常放电。
• 俯身探看坩埚而吸入溴蒸气，而不在通风橱中操作。
• 弄混电极，写成溴在阴极生成或铅在阳极生成。
• 误以为有水参与、以为阴极会出气体；这里化合物是熔融的，所以放电出来的是铅本身。

我们如何协助

我们以英文授课的在线一对一 SPM化学课，会把每一项观察都扣回它的半反应式，让你能说出灯泡为何只有熔融时才亮，并毫不犹豫地写出两个电极反应。学费由每小时 RM50 起，一节收费的一小时试课让你先试试这套方法。

因为熔融电解定下了这个模式，阴极还原、阳极氧化，并延续到 SPM化学 里的每一个水溶液电解，在这里把它弄对，会让有水参与的较难情形容易预测得多。