为什么用铂电极电解硫酸铜,总是电解不彻底,且溶液中存在极少量铜离子,使溶液显蓝色?
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不是做电化学的,就随便说说。
记得听过一个报告,提到电解过程中随着铜离子浓度的降低,对应的电极电势也逐渐降低,当铜离子浓度降低到某一值时,电极电势接近氢离子的析出电势,氢便开始在阴极析出。
而且氢离子在溶液中的移动速度要比铜离子快得多,电解时电极表面上富集了氢离子,动力学上析氢也没问题。
我猜,大概率是因为在题主的实验条件下,电解后铜离子浓度虽然很低,低到再电解会析氢或发生其它反应了,但没低过显色的浓度,还是能看到颜色。
注意一下电极上有没有小气泡就知道是不是因为析氢导致的“电解不彻底”了。(其他回答也说了,“电解不彻底”这种说法满满的高中化学风味,这里就不展开说了。)
如果要定量评估这个问题。首先从比色法的资料里查一下铜离子的浓度多低时看不出颜色。
再找一下Nernst方程需要的几个参数,比如标准电极电势和活度系数。更细致的话,估计一下电流密度,算一下超电势,再加上电解导致的pH下降什么的。用这些数据估算一下发生析氢反应时铜离子的浓度。
比一下两个浓度就知道了。
编辑于 2023-02-05 19:52・IP 属地江苏查看全文>>
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如果是要制取一点实验用的稀硫酸,电解硫酸铜溶液并不是一个好方法。
电解硫酸铜溶液并不需要昂贵的铂电极,阳极用铅电极就足够,粗电源保险丝(20A以上的,铅合金)可以代用,电解一会就会生成不溶性的二氧化铅保护层,至于阴极,粗铜丝或者铜片已经足够。现在5V 40A之类的大功率LED用开关电源也不难找,电源线注意要粗一点,电源线与电极的连接处最好用螺钉和垫圈压紧,不要草草连接了事,否则容易发热,对于低熔点的铅电极更要注意。
但即便做好了这些措施,电解仍然会出现很多问题,常见的有:
1、电解液发热,这主要是由于电流过大造成,可以调整电极间的距离,最好在电路中串入一个电流表监测电流,电源线上也还应该安装合适的熔丝或者过流断路器,防止发生意外短路等事故。另外可以将容器浸入冷水中降温。
2、电解生成的大量铜泥无法处理,甚至因为铜泥堆积扩散,淹没到阳极引起危险的短路,可定期断电清理铜泥,或者采取在阴极附近安装隔膜(塑料筒即可)等手段,阻止铜泥向阳极的扩散。清理出的铜泥要妥善处理,可回收再用于制取其它铜化合物,铜泥乱扔会严重污染环境。
3、电解不彻底,电解到了后期,氢离子浓度显著升高,铜离子浓度很低,根据能斯特方程,氢离子和铜离子的实际电极电势会发生变化,氢离子和铜离子就会在阴极上竞争性放电,氢在铜表面析出的过电位(超电势)又低,导致阴极上大量氢气析出,溶液却残留浅蓝色不消失,此问题很难彻底解决,即使选择析氢超电势高的电极也不是合适的方法,因为一旦有铜在阴极上析出,氢气就会在析氢超电势低的铜上继续析出。可设法在电解后使用其它方法除去残留铜离子,例如合适的吸附剂、沉淀剂等。
实验室制备一点稀硫酸,可以在通风处,将二氧化硫通入3%的过氧化氢(双氧水)消毒液直到过量即可,二氧化硫可用亚硫酸氢钠或者焦亚硫酸钠(偏重亚硫酸钠)与稀释后的磷酸反应制得,并加热反应物使得二氧化硫尽量全部逸出(高沸点酸制低沸点酸),二氧化硫与过氧化氢溶液的反应是强放热的,3%过氧化氢溶液就足够,反应时溶液温度可以到烫手的程度,切勿使用过高浓度的过氧化氢溶液,否则有反应失控危险!待二氧化硫通入过量后,将反应后的溶液在通风处加热到沸腾一段时间,除去残留的二氧化硫,并稍浓缩溶液,100ml 3%过氧化氢溶液充分吸收约10g固体亚硫酸氢钠制取的二氧化硫后,加热沸腾浓缩到80ml—90ml,即得约10%或者约1mol/L的稀硫酸。
如果还想进一步浓缩,简单的办法是,将这种制取的稀硫酸装进敞口容器,例如烧杯,连同一两个市售的“除湿桶”(内装工业无水氯化钙颗粒,注意不要带香味的)一起塞进泡沫箱,用透明胶带密封好泡沫箱,在不会被碰到的位置放置一两个月以上,可将稀硫酸浓缩到40%—50%,一般中学化学实验已经足够了。
注意:一定要注意安全!忽视安全的胡乱操作,以及在非专业实验室进行上述实验,或者用于中学化学实验之外的行为,出现任何事故或者问题,本回答和回答者概不负责!
编辑于 2023-02-05 21:24・IP 属地湖北查看全文>>
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