1樓:匿名使用者
分類區別:
1.水溶液電解槽
水溶液電解槽的形式,可分為隔膜電解槽和無隔膜電解槽兩類。隔膜電解槽又可分為均向膜(石棉絨)、離子膜及固體電解質膜(如β-al2o3)等形式;無隔膜電解槽又分為水銀電解槽和氧化電解槽等。
採用不同的電解液時,電解槽的結構也有所不同。
水溶液電解槽分有隔膜和無隔膜兩類。一般多用隔膜電解槽。在氯酸鹽生產和水銀法生產氯氣和燒鹼時,採用無隔膜電解槽。
儘量增大單位體積內的電極表面積,可以提高電解槽的生產強度。因此,現代隔膜電解槽中的電極多為直立式。電解槽因內部部件材質、結構、安裝等不同表現出不同的效能與特點。
2.熔融鹽電解槽
多用於製取低熔點金屬,其特點是在高溫下運轉,並應儘量防止水分進入,避免氫離子在陰極上還原。例如製取金屬鈉時,由於鈉離子的陰極還原電位很負,還原很困難,必須用不含氫離子的無水熔融鹽或熔融的氫氧化物,以免陰極析出氫。為此電解過程需在高溫下進行,例如電解熔融氫氧化鈉時為 310℃,如其中含有氯化鈉成為混合電解質時,電解溫度為650℃左右。
電解槽的高溫可以通過改變電極間距,將歐姆電壓降所消耗的電能轉變為熱能來達到。電解熔融氫氧化鈉時,槽體可用鐵或鎳,電解含有氯化物的熔融電解質時常由於原料中不可避免地帶入少量水分,會使陽極生成潮溼的氯氣,對電解槽的腐蝕作用很強,因此電解熔融氯化物的電解槽,一般用陶瓷或磷酸鹽材料,而不受氯氣作用的部位可用鐵。熔融鹽電解槽中的陰、陽極產物,同樣要求妥善隔開,而且應儘快由槽中引出,以免陰極產物金屬鈉長時間飄浮在電解液表面,會進一步與陽極產物或空氣中的氧起作用。
3.非水溶液電解槽
由於非水溶液電解槽在製取有機產品或電解有機物時,常伴隨有各種複雜的化學反應,使其應用受到限制,工業化的不多。一般採用的有機電解液,電導率低,反應速度也小。因此,必須採用較低的電流密度,極間距儘量縮小。
採用固定床或流化床的電極結構有較大的電極表面積,可提高電解槽生產能力。
2樓:匿名使用者
氯氣和燒鹼是電解氯化鈉水溶液(食鹽水)的「孿生」產物,其化學方程式如下:
2nacl+2h2o→2naoh+cl2↑+h2↑
(1)該電解反應需要的電能跟電解過程的電流密度、外加電壓、電極材料和電解槽結構有關.
總的電解化學反應是由下列兩個電化學反應組成的:
陽極2cl-→cl2+2e-
(2)陰極2h2o+2e-→h2+2oh-
(3)根據法拉第電解定律,每通入1法拉第=96447c(a·s)的電量,產生一克當量的電解產物.按照這個關係式可算出生產每噸氯或鹼的最低耗電量千瓦小時(kah)
=60ka·h/t
按照cl2和naoh產生的方式,氯鹼電解槽可分為三種型別:(1)隔膜電解槽(2)水銀電解槽(3)離子交換膜電解槽.
一、隔膜電解槽
隔膜電解槽的**原理如圖一所示,電解時,氯氣照方程式(2)在陽極發生,工業生產上的陽極是釕基或鉑/銥基塗刷在鈦板上製成的,稱為金屬陽極.在陽極產生的氯氣首先溶解在電解液中直至飽和,後呈氣泡放出.由於氯的溶解度是溫變的函式,所以電解一般在較高的溫度(95~100℃)下進行,以減少氯的溶解度,並增加溶液的電導.伴隨著氯氣的產生,在陽極可能發生兩個副反應,一是在陽極上h2o放電而產生o2,如方程式(4)所示,另一是ocl-離子的電化學氧化而生成氯酸鹽,如方程式(5)所示.
2h2o→o2+4h++4e- (4)
上列反應中,o2的析出是跟「陰極材料」和介質的ph有關
如果採用石墨作陽極,由於產生了c→co2的反應,而導致陽極材料的消耗
c+2h2o→co2+2h2
電解質通過隔膜,從陽極區滲入陰極區,通常採用石棉或氟高聚物改性石棉為隔膜,採用真空吸附的方法沉積在多孔的陰極上(編網或多孔鋼板).在陰極區,水分子放電產生h2和naoh,其中naoh部分地回遷移至陽極區,跟溶解在裡面的氯起反應而產生氯酸鹽.如方程式(7)(8)和(9)所示.
cl2+oh-→hocl+cl- (7)
hocl+oh-h2o+ocl- (8)
2hocl+ocl-→clo3-+2h++2cl- (9)
上列副反應產生影響電解的電流效率.陰極流出液中一般會有12%naoh和15%nacl.
此類現已逐漸被淘汰
二、離子交換膜電解槽
離子交換膜電解槽的**示意圖如圖二所示.這型別的電解槽通常採用離子交換膜作為隔膜.其中一種常用的離子交換膜叫做「naflon」,系全氟碳共聚物,由美國杜邦公司製造.
電解用的純鹽水是採用離子交換的方法制備的,其中所含的ca2+和mg2+少於0.1ppm,該鹽水送入陽極室,無離子水送入陰極室,陽極區的na+被離子交換膜交換到陰極區,跟陰極區的oh-形成naoh,交換膜能阻止cl2的遷移,因而可能生成高純度的naoh,其濃度達50%以上,從而免去燒鹼的蒸發工段.
三、汞電解槽
隔膜電解槽和離子交換膜電解槽中,其陽極液和陰極液的分離分別地採用隔膜或離子交換膜,而汞電解槽無隔膜.其**示意圖如圖三所示:陰極本身可以達到分離的目的.cl2在陽極產生,而na+在陰極放電形成鈉汞齊,經第二電槽與水反應生成h2和hg
2nahg+2h2o→2naoh+h2+hg
所產生的汞經**迴圈使用.由於汞嚴重地汙染環境,此類電解槽已被逐漸淘汰.
高中化學題,這一題b選項如何理解?電化學哩如何判斷電解槽中的離子交換膜是哪種?
3樓:一棵大蘋果樹嗯
寫出陽極反應式,會發現生成了四個氫離子,這些氫離子去**了?就是通過離子交換膜到陰極區域去了 懂了嗎 就是通過陰陽極的反應式跟兩邊所生成的組織來判斷各種物質的去向 和**
4樓:教授王
陽離子需要通過這個膜進行交換
5樓:易用店鋪
電解槽是由槽體、陽極和陰極組成,多數用隔膜將陽極室和陰極室隔開。下面榮泰電化學裝置具體介紹下電解槽的主要作用。
電解槽如何進行作業
當直流通過電解槽時,在陽極與溶液的介面發生氧化反應,在陰極與溶液的介面發生還原反應,生成所需的產物,陰陽極之間的距離是影響電解槽電壓的重要因素之一,特別是當大電流工作時,這種電壓損失更嚴重。現代電解槽採用各種措施減小電極間距,如採用擴散陽極,改性膜片製作零電極間距電解槽結構等。
電解液在電解槽中的停留時間不僅影響裝置的生產能力,而且在某些情況下還會影響電解過程的電流效率,如氯酸鈉的電解過程。由於中間產物次氯酸(hclo)與次氯酸離子(clo3)之間的化學反應速度很慢,如長期停留在電解槽中,不僅降低了電解槽的利用率,而且次氯酸離子會在陽極表面氧化,或降低陰極表面的電流效率。因此現代電解槽設計力求減少體積,使電解液沿電極快速流動。
高中化學原電池和電解池,如圖兩種組合的圖,有什麼區別?求解釋
6樓:楊少妮
原電池和電解池的區別:是否有外電源
顯然,上面的是原電池,沒有外接電源,經典的cu-zn原電池(中間連線的是起鹽橋的作用)
而下面的是cu-zn原電池作為外接電源,給c棒組成的電解池提供電源。
7樓:匿名使用者
c是導電的,加了c棒之後速率加快
8樓:大頭神大頭神
上面的有鹽橋,反應速率更大
9樓:皓月唯一
有電池的是電解池,你電池的是原電池
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