电解过程中会看到正极产生较多气体,其成分为O2和水蒸气,负极周边看到有个小白球,那就是金属钠,由于有水分和水蒸汽存在,出现爆燃现象。电解电流约6-10Amp,铜电极消耗不大。坩埚冷却后图片如下:
制取金属钠,常用的方法有电解熔融NaCl和电解熔融NaOH等方法。
今天首先电解NaOH
学过初中化学的都知道,NaOH熔点318°C,比着NaCl熔点低很多,相对容易操作。我使用一个50ml镍质坩埚,放入约30g NaOH片剂,将坩埚放到自制的感应加热装置中,启动加热,很快NaOH熔化。然后降低感应加热的功率,使坩埚温度保持一个相对稳定的温度,大约在320-340°C区间(如果温度过高,生成的金属钠会快速溶解到NaOH里面)。融液中放入2根铜质电极,通上12VDC电源,可以看到生成少量金属钠,由于准备工作不足,钠金属未收集,视频如下:
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电解过程中会看到正极产生较多气体,其成分为O2和水蒸气,负极周边看到有个小白球,那就是金属钠,由于有水分和水蒸汽存在,出现爆燃现象。电解电流约6-10Amp,铜电极消耗不大。坩埚冷却后图片如下:
下面继续电解NaCl
NaCl的熔点为801°C,这个温度日常比较难实现,操作难度也较大,有时会掺杂CaCl一起熔化,熔点会降至600多度。但我使用的是感应加热,温度轻松达到千度以上,直接暴力加热即可。电解方法同上。
视频如下:
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视频中可见电解时负极周边持续有一个小火球,据估计可能是电解产生的金属钠在高温下迅速燃烧。正极开始看不到明显的气体、后期开始出现火星,然后电极很快消耗殆尽。据估计可能是电解产生氯气,而高温下铜电极与cl2反应生成CuCl2,融化到NaCl中,铜电极既有消耗又有污染,不适用于本实验。
由于NaCl熔点801°C,已经超过镍坩埚建议温度范围,再加上熔融盐冷却凝固时体积缩小且固态盐较硬,当我再次熔化时,盐块受热膨胀,导致坩埚很快就被涨裂报废。
我认为电解氯化钠阳极需要有一个隔离的集气室进行氯气集中处理,阴极区域可以用氩气保护,查了一下熔融的的氯化钠的密度比液态钠大,金属钠会浮在表面,这一下子需要氩气保护才行咯。