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[引言]
通常认为，电解池中当使用惰性电极时，一般总是阳离子在阴极得到电子被还原，而阴离子在阳极放出电子被氧化。但实际上，具有氧化性的阴离子也可以在阴极被还原，而具有还原性的阳离子也可以在阳极被氧化，尽管相对而言不是很容易。除此之外，不带电的分子，也可以在阴阳极上发生化学反应。当然，这不在本实验的范围内。

[实验目的]
定性验证电解高锰酸钾溶液时，高锰酸根（MnO4-）在阴极的还原。

[仪器设备]
使用的设备

• 蓄电池充电电源（60V5A可调式）1台
• DT-830B数字式万用表1台
• 导线4根（双端U型片，红、黑色各1根，一端U型片一端鳄鱼夹，红、黑色各1根）
• 闸刀1台
• 烧杯一只（洗刷麻烦，改用白色一次性纸杯代替，因白色还方便观察）
• 石墨电极2只

使用的药品

• 高锰酸钾1000微克（没有这么精确的称量用具，目测。小米粒大小）
• 纯净水50毫升左右（大概，未精确量取）

[实验原理]
高锰酸钾溶于水电离出K+和MnO4-，加上水本身电离的H+和OH-。这是溶液中4种主要存在的离子。当通电时，阳极和阴极上分别发生氧化还原反应。在阳极上，H2O或OH-放电氧化而生成O2，发生的主要反应为：

4OH- - 4e- = 2H2O + O2
2H2O - 2e- = O2 + 4H+

而MnO4-通常认为不会放电。在阴极上，可能发生的反应有以下两类：
1. 水的还原反应

2H+ + 2e- = H2
2H2O + 2e- = H2 + 2OH-

2. 高锰酸根的还原反应
当极化电压很高时，在阴极上可以发生各种还原反应。由于中性和碱性环境中Mn(IV)是最稳定的形式，因此主要发生的反应是：

MnO4- + 2H2O + 3e- = MnO2 + 4OH-

这个反应会生成棕色不溶于水的MnO2，同时高锰酸钾的紫色会褪去。此外，高锰酸根还可能被还原为Mn(VI)，Mn(III)，Mn(II)甚至Mn(0)，但是它们或者歧化（6价和3价的）或者不稳定，易被空气中的氧氧化（2价和0价），最终都会转换为Mn(IV)。

[实验内容]
配置KMnO4稀溶液，并使用石墨电极进行电解，观察到阳极上放出氧气，而阴极上放出氢气的同时，附近溶液的紫色变淡并生成棕色不溶于水的物质。

[实验步骤]
1.      将极少量高锰酸钾溶于水配置成稀高锰酸钾溶液。
2.      连接好电源、电闸，使用鳄鱼夹夹住电极放置于溶液中，打开电源，合上电闸开始电解。阴极和阳极均冒出气泡。
3.      约30分钟后观察到阴极区溶液紫色变淡，同时有不溶于水的棕黄色物质生成。
4.      60分钟后观察，此时现象更明显，阴极区甚至出现了无色区域。
5.      拉开闸刀，关闭电源，拆除试验装置，处理废液。

一些说明：
1.      红色线和红色电夹接电源正极，黑色则接负极。这样能方便地区分电解池的阴极和阳极。
2.      实验使用电压为60.7V，由于溶液极其稀薄，导电能力差，故电流很微弱（不到100mA）。

[实验结果与讨论]
实验观察到阴极区的高锰酸钾被还原，并生成了黄棕色的二氧化锰。
高锰酸根离子由于带负电荷，在电场作用下会移动向阳极，然而溶液中离子除了有定向移动外，还有自由扩散。如果高锰酸根离子经过扩散作用“撞”到了阴极上，由于其具有氧化性，仍然会得到电子从而被还原。对于阳离子，也有类似的效果。例如电解FeCl2的时候，当极化电压不高时，阳极上主要发生的是Fe2+的氧化。

[实验照片]
注意红色电夹的是阳极，另一为阴极。注意阴极附近溶液的颜色。


电解的电压