电解食盐水 :化学实验

更新时间:2023-08-15 18:51

电解食盐水是通过将食盐水溶液采用电解方式进行分离的一种化学实验。

电解食盐水是将食盐溶于水中,形成食盐溶液,然后将以白金、石墨矿作成的电极放入溶液种,并将两个电极连接在电池或发动机的DC电源上,两个电极就会产生阳极阴极,电极通电后,食盐溶液中氯化钠()和水()便会被电解分离成氢气()和(),剩下的氢氧根与钠离子结合生成氢氧化钠()。

实验原理

食盐水里氯化钠完全电离,水分子是微弱电离的,因而存在着Na 、H 、Cl 、OH 四种离子。即:

NaCl= Na +Cl

HO⇌ H +OH-(可逆)

电场的作用下,带负电的OH 和Cl 移向阳极,带正电的Na 和H+移向阴极

阳极,Cl 比OH 容易失去电子被氧化成氯原子,氯原子两两结合成氯分子放出氯气。即:

2Cl -2e=Cl₂↑(氧化反应)

在阴极,H 比Na 容易得到电子,因而H 不断从阴极获得电子被还原为氢原子,氢原子两两结合成氢分子从阴极放出氢气。即:

2H +2e=H₂↑ (还原反应)

H在阴极上不断得到电子而生成氢气放出,破坏了附近的水的电离平衡,因而水分子大量电离成H和OH,且生成OH的快慢远大于其向阳极定向运动的速率。因此,阴极附近的OH大量增加,使溶液中产生氢氧化钠

OH + Na = NaOH

所以电解饱和食盐水的总的化学方程式可以表示如下:

2NaCl+2H₂O=通电=2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

工业用途

工业上利用2NaCl+2H₂O===通电===2NaOH+H₂↑ +Cl₂↑,制取烧碱、氯气氢气。(烧碱即为氢氧化钠)

氯气和氢气反应:H₂+Cl₂===点燃或光照===2HCl,生成的HCl气体溶于水便是盐酸。

与氢氧化钠溶液反应:2氢氧化钠+Cl2=NaCl+NaClO+H2O,生成的NaClO有很强的氧化性,它的盐类可以作漂白剂与杀毒剂。

在上面的电解饱和食盐水的实验中,电解产物之间能够发生化学反应,如NaOH溶液和Cl2或Cl离子接触会生成NaClO与NaCl,H₂和Cl₂混合遇火或光照能发生爆炸。在工业生产中,要避免这几种产物混合,常使反应在特殊构造的、带有离子交换膜(不允许带负电的氯离子或氯气通过)的电解槽中进行。

注意事项

实验强调电解饱和食盐水,既加快反应速率,同时也因为在饱和食盐水中的溶解量较小。

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