电解食盐水

化学实验

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 和 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 氯 ( ),剩下的 氢氧根 与钠离子结合生成 氢氧化钠 ( )。

实验原理

在 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⁻

H₂O⇌H⁺+OH⁻(可逆)。

在 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。

在阳极,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 和 氢气 。(烧碱即为氢氧化钠)

氯 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。

氯气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,次氯酸的盐类(如:次氯酸钙)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 氯 在饱和食盐水中的溶解量较小。

参考资料