此方面文章不多 本文主要是一次实验,如有错误和不足敬请指正和补足
过硫酸钾又称过二硫酸钾、高硫酸钾 摩尔质量270.322 g·mol⁻¹
室温情况下 水溶液会缓慢生成过氧化氢 强氧化性。
一,基本原理
二,电解液的配置及具体溶液中的原理
三,电解槽的搭建及实验
四,产物的检测
一、基本原理
用硫酸氢钾作为原料用铂金阳极、钛丝阴极电解主反应如下
阳极: 2SO4^2- -2e-== S2O8^2-
阴极: 2H+ +2e-==H2
还有副反应
阳极析氧:2H2O-4e- ==O2+4H+
阴极还原(过硫酸根走回头路变回去了):S2O8^2- +2e-==2SO4^2-
过硫酸钾的溶解度比较低
1.75 g/100 mL (0 °C)
5.29 g/100 ml (20 °C)
所以溶液通电一段时间后产物过饱和析出 对电解液抽滤洗涤即可得到产物晶体
二,电解液的配置及具体溶液中的原理
高中化学认为硫酸氢根在溶液中完全解离 实际情况并非如此,实际是一个反应平衡
HSO4- ==H+ +SO4^2- K=1.2*10^-2
所以硫酸氢根的酸性相对较弱 如果把稀硫酸和硫酸钾等物质的量反应
H2SO4 + K2SO4== 2KHSO4。 相当于强酸制弱酸
离子方程式:H+ +SO4^2- == HSO4^- K=83
如果把硫酸和硫酸钾各一摩每升混合用平衡常数算
硫酸氢根0.851mol/L 硫酸根,氢离子都是0.149mol/L
所以溶液中硫酸根大部分转化为硫酸氢根,实际操作时用过量硫酸使硫酸根转化完全
理论成立开始实验 向小烧杯中加入6克稀硫酸,质量分数百分之37.7 不知道是不是虚标了
再加入3克硫酸钾
三,电解槽的搭建及实验
用小烧杯作为电解池 铂金电极 钛丝阴极电解
开始用5.4伏电压电解 可能因为室温较低没过几分钟就有过硫酸钾向雪花一样从阳极“飘落”下来 非常好看
这放了一个延时摄影,慢慢欣赏吧
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防止温度升高过硫酸钾分解 我后来给烧杯冰浴
这是最终产物 抽滤过程没有拍
四、产物的检测
把过硫酸钾产物溶解于水中
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加热 过硫酸钾分解。 S2O8^2- +2H2O == H2O2 +2SO4^2- +2H+
2H2O2 == 2H2O + O2
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有小气泡冒出 不同于溶液沸腾产生的大气泡 时H2O2分解产生的氧气
然后直接较高温度加热 晶体在100度左右熔化并冒出气泡 把带火星的小木条伸进反应容器 发生复燃
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后续我会发出来。