这个颜色很明显是混入了石墨粉,这种石墨棒在电解时会逐渐剥离,极细的石墨粉会悬浮在溶液里。
今天一人在家无事,尝试合成氯酸钠。
一、关于氯酸钠合成的思路
关于氯酸钾/氯酸钠的合成,我想到的第一个方法是将氯气通入热的氢氧化钾/氢氧化钠浓溶液中,这种方法简便易行,且产率可能较高。但由于之前做实验的过程中有幸接触到了氯气,这种让人吸了一次就永生难忘的神奇气体危害性极大,且只要有少量扩散至空气中就有强烈刺激性气味,在家中做这种实验被爸妈发现了岂不是。。。所以,这一次将用次氯酸钠歧化法制备氯酸钠,过程中不涉及氯气的直接使用。
二、实验原理
1 . 路线:NaCl溶液----电解(a)----NaClO溶液----加热(b)-----NaClO3/NaCl混合溶液(含杂质)----分离----NaClO3固体
2 .化学方程式及原理:
(a)NaCl+H2O—通电→NaClO+H2↑
采用无隔膜电解槽电解氯化钠溶液可以得到NaClO溶液,实际上直接电解热的氯化钠饱和溶液可以直接得到“NaClO3/NaCl混合溶液(含杂质)”这一步产物,然而电解操作的同时加热不太可控,并且耗能,所以将此过程分开。以上电极反应:
阴极反应:
2H2O+2e-—→H2↑+2OH-
阳极反应:
2Cl--2e-—→Cl2↑
产物之间反应:Cl2+2OH-—→ClO-+Cl-+H2O
总反应式如(a)
(b)3NaClO—Δ→2NaCl+NaClO3
溶液中发生歧化反应,次氯酸根离子转变为氯离子和氯酸根离子。
三、实验(a)过程(配图)
(白天一人在家,手机被没收,没有过程图片,以下图片均为实验结束后拍摄)
关于实验的计划,我想首先定性试验一下,新工艺是否可行,然后做定量的实验测试产率,所以以下均为定性测试。
使用氯化钠固体配置氯化钠浓溶液(不饱和),因为直接电解氯化钠溶液还是会有相当一部分氯气散逸,故溶解少量氢氧化钠固体以提高氯气的吸收效率。
阳极材料:常用的析氯电极材料石墨
阴极材料:纯铁片
电源:变压直流电源,电解槽:300ml烧杯
(阳极仍然会有少量氯气析出,此实验建议露天进行)
搭建装置,电解开始,调节电压至约0.8V,此时电流10mA~20mA,阴极持续产生无色气泡,阳极持续产生少量气泡。
确定实验正在稳定进行后,笔者去听网课了。。每15min查看一次,溶液颜色逐渐变深,趋向黄绿色,持续电解4h后溶液颜色如下,切断电源。
看着这样颜色的溶液,和网上图片一对比,你不觉得心里有点慌么。。。
(图片来自百度百科)
取样分析。
样品溶液如下:(取出来看好点了)
加入少量稀氨水检验三价铁离子存在:
无沉淀,无三价铁离子存在。
另取样加入无色酚酞试液:
次氯酸钠溶液水解呈碱性(当然,此溶液中还含NaOH)
用淀粉碘化钾试纸检验游离氯:
游离氯浓度也不高。因为在碱性条件下次氯酸根氧化能力较弱,不能使试纸变色。
P.S不过此溶液中还可能有什么杂质呢?为什么颜色差异这么大?
(未完待续)
Stewart
完稿于2020.2.16
21:23
可能是碳棒的杂质(甚至包括碳本身)被氧化了
久了碳棒可能会坑坑洼洼酥松起来
不用贵金属的话用石墨也会好点吧
如果没有硫酸根可能可以试试钛
电解电流,时间不够吧,我买了块10*10cm的liaoyi钛电极,两块钛板,暑假试试从氯化钠合成氯酸钠,有条件试试程序控制加酸
唉,上次试的时候,不小心给短路了,希望不太影响电极寿命
引用interesting发表于3楼的内容电解电流,时间不够吧,我买了块10*10cm的liaoyi钛电极,两块钛板,暑假试试从氯化钠合成氯酸...
打算先试试合成少量,低电压电流可以减少电极腐蚀。
电解时间 功率都太小
我前两天快发霉了 也进行了尝试
使用的是Pt电极电解饱和氯化钾
15V
4.8A电流
电解时间22小时
最后得到的氯酸钾和次氯酸钾浓度也十分感人
顺便 我有走冷却水 歧化应该不是很大
电解时间 功率都太小我前两天快发霉了 也进行了尝试使用的是Pt电极电解饱和氯化钾15V4.8A电流电...
电压太高了,很多能量都变成热了。产物的产率取决于电量(q=It),而不是功率。您可以尝试降低电压,并通过缩小两极距离、增大面积来提高电流,提高效率。
建议您可以在B站或者油土鳖上搜索NurdRage,他有电解饱和氯化钾制取Cl(+V)的视频。
电解时间 功率都太小我前两天快发霉了 也进行了尝试使用的是Pt电极电解饱和氯化钾15V4.8A电流电...
电解的反应过程往往会大量放热,而这样会导致电极腐蚀加快、产物杂质多甚至溶液沸腾等问题。
这就是我为什么故意调低电流,如果量产的话宁可延长电解时间,这样也比较安全, 比如氯气可以被更充分的地吸收。
说实话我一开始电压比这个大(2V-5V),较大量氯气散逸出,当时还在室内。。。
爸:“你在做什么实验啊,味道这么大?!”
我:“呃。。制那个84消毒液。”
爸:“哦哦。”
呵呵,楼主还是先多找些文献阅读后再说吧,电解制备氯酸盐,不是这么想当然的,可能楼主还不知道会有副反应的发生吧
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