好吧,首先我承认我标题党了,严格来说是钠汞齐。这个实验的原理也很简单,在工业上的应用也有100多年了,当然在上世纪八十年代后逐渐被其它方法代替。
本来我想非常定量地做这个实验,但我的万用表不太好用,而且电极的面积不太好测,所以无法控制电压和电流密度。因此只好略为随意地实验。
原理:高中化学书上已介绍过氯碱工业,氢离子会在阴极被还原。但是这里没有讲到一个东西,那就是氢超电势。由于氢超电势的存在,氢的电极电势会降低,且电流密度越大,氢的超电势越高。而氢在汞上的超电势则非常高。我在实验时用的溶液为饱和食盐水,还加了少量的氢氧化钠。由于氢离子浓度很低,而且存在氢超电势,使得析氢电势比钠的电极电势还要低,而析出的钠又容易与汞形成钠汞齐,这样更有利于钠离子的还原。
本来想写几个公式来说明,但Nernst方程和Tafel公式不太好输入,所以各位要想进一步了解的话建议还是找一本专著吧。
实验的简单说明:
这个是汞阴极和石墨阳极。通电后,可以看到阳极有气体析出,而阴极没有气体。
停止通电后,汞电极上有气体产生。
将汞倒进盛有水的培养皿中,可以看到汞的表面有固体(氢氧化钠的可能性非常大)且有气泡。用pH试纸检测,产生了碱性的水溶液。
结论也没什么,因为一般来说,大家都能买到钠,所以这个方法不能说很经济。但我希望大家能对超电势有一个了解。最后丢一份word,介绍一下水银电解法制氢氧化钠的工艺。
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