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从水溶液中制钠
2013/10/01
IP:广东
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。 御坂-0007.jpg 御坂-0008.jpg
停止通电后,汞电极上有气体产生。 御坂-0012.jpg 御坂-0013.jpg
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。 御坂-0015.jpg 御坂-0014.jpg
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。
attachment icon 水银电解法.docx 140.10KB DOCX 84次下载
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St_Maxwell
2013/10/01
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苦丁茶
2013/10/01
鼓励动手,但是不支持这类使用有毒重金属的实验
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虎哥
2013/10/01
其实这个帖子如果列出公式和计算,把所谓“氢超电势”讲清楚,并通过实验的对比来证明
+100
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苛性氟
2013/10/01
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helium
2013/10/02
感谢分享
来自:
数理化/化学
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13年3个月前IP:未同步
646871
1楼
汞阴极电解,阴极上能得到钠汞齐,并不完全是因为氢在汞阴极上有很强的超电势,还有一个重要原因是:钠汞齐的电极电位不能等同于钠的电极电位,钠的标准电极电位是-2.71V,钠汞齐则大得多(如果比较绝对值就是小得多),也就是说,钠汞齐要比钠容易还原得多。

钠汞齐并不是一种简单的合金,而是金属化合物,钠溶于汞,生成钠汞齐是一个强烈的放热反应,这也说明钠汞齐比钠要稳定得多。
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13年3个月前IP:未同步
646930
2楼
以前做过,电解到汞变成粘稠的半固态,貌似再也容纳不下了,溶解的钠不停地跟水反应,极度怀疑有微量的汞蒸气逸出,必须要在室外做这个实验。最后那堆汞齐放在水里,差不多过了半个月泡泡才完全消失,不过发现溶液变成浅浅的深蓝色,分析原因是插入汞的是铜丝,有微量铜溶解到汞里,在水中由于原电池作用铜变成离子释放到水里了
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13年3个月前IP:未同步
646983
3楼
北落师门 发表于 2013-10-1 22:09
以前做过,电解到汞变成粘稠的半固态,貌似再也容纳不下了,溶解的钠不停地跟水反应,极度怀疑有微量的汞蒸 ...


应该插入铁的,似乎铁和汞最不容易形成汞齐
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13年3个月前IP:未同步
647024
4楼
相对论万岁 发表于 2013-10-2 08:18
应该插入铁的,似乎铁和汞最不容易形成汞齐


据说铂也不会和汞形成汞齐,但是我试了下发现在电的作用下两种金属很没节操地合一起了,不知道能溶解多少
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13年3个月前IP:未同步
647059
5楼
北落师门 发表于 2013-10-2 14:10
据说铂也不会和汞形成汞齐,但是我试了下发现在电的作用下两种金属很没节操地合一起了,不知道能溶解多少


锑度说可以用铁质容器装汞
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13年3个月前IP:未同步
647071
6楼
相对论万岁 发表于 2013-10-2 16:31
锑度说可以用铁质容器装汞


嗯,铁桶装的汞,有标准桶
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13年3个月前IP:未同步
647077
7楼
应该说铁会被汞浸润,但不会溶于汞。
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11年11个月前IP:辽宁
739902
8楼
汞阴极?这个可以制氯气啊。比电解饱和食盐水快
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我也是有底线的