氯的制备.pdf

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1、附录三在实验室中氯气的制备是以常见氧化剂(如 MnO2,KMnO4,K2Cr2O7)与 HCl 溶液反应制备，由于氧化剂电极电位数值上的差异，所需盐酸浓度不同。对于 MnO2,需用8mol.dm-3浓盐酸，且需加热，因为(MnO2/Mn2+)=1.208V MnO2+4HClMnCl2+2H2O+2Cl2对于 K2Cr2O7,需用6mol.dm-3盐酸，并适当加热，因为(Cr2O7/Cr)=1.33V Cr2O72-+14H+6Cl-2Cr3+7H2O+3Cl22-3+对于 KMnO4，一般2mol.dm-3稀盐酸条件下即可进行，因为（MnO4-/Mn2+)=1.49V MnO4-+10Cl-

2、+16H+2Mn2+5Cl2+8H2O反应的条件很容易根据 Nernst 方程计算出来。由以上反应可以看出，酸性的增强，有利于氧化反应的进行，并可显著提高氧化剂的氧化能力。在工业上，氯的制备可以采用电解氯化钠水溶液的方法。虽然在 -pH 图图中，氯位于氧区，但由于氯氧化水的速度十分缓慢，因此可采用电解NaCl水溶液的方法。阳极反应：2Cl-2e阴极反应：2H2O+2e总反应：2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH图图 11-2 单质氯的电解装置图图O2+Cl2H2+2OH-从电极电位数值来看，阳极上还会发生另一个反应，即 4OH-4e2H2O,(O2/OH-)=0.40V。对比(Cl2/

3、Cl-)=1.36V，OH-应先放电，阳极产物似乎是氧气，但实际上是氯气，其原因是电极电位只是标准态下数据，它是在微量电流下(10-9-10-8A)测定的。在实际电解过程中，不可能是标准态下的条件，电极表面附近的离子浓度或低于或高于溶液的整体浓度，造成一定的反电势，以及电解过程的电化学极化等等原因，使电流通过不同电极时的实际分解电压不同，也与理论分解电压不同，这一差值又称超电势(Over Voltage)。尤其是在电解产物为气态产物时，由于放电速度缓慢等因素，过电位都较大。此外，过电位大小还和气体的种类、电解质的性质和浓度、电极材料及电极表面性质、电流速度、电解温度有关。例如，在以石墨作阳极电解时，25,1000A/m2电流密度条件下，Cl-的分解电压为 1.7V，而 OH-的分解电压为 2.0V，因此电解过程实际上是 Cl-首先放电，产物是氯气而不是氧气。由此可见，我们不能简单地根据理论计算的电位值来判断反应产物，尤其应注意在电解产物为气体时，过电位的影响。