数理化札记18: 电解 - johanzumimvon/1 GitHub Wiki
电解, 又名电解反应, electrolysis(エレㇰﾁｮリュシㇲ), 来自于コライカ文ἤλεκτρον(エレㇰﾁｮㇴ, 琥珀).
士大夫评论
电子即被称为electron(エレㇰﾁｮㇴ); 琥珀反而被称为amber; 反电子则是positron(ポシㇳロㇴ, 英语音ポチﾁｮㇴ).
电解反应列表
常温
加入碳酸铵可促进液氨的电解; 加入氢氧化钠可促进水的电解; 加入氟化钠可促进氟化氢的电离.
2NH₃ ══ 3H₂↑ + N₂↑
2H₂O ══ 2H₂↑ + O₂↑
2HF ══ H₂↑ + F₂↑
2NaCH₃CO₂ + 2H₂O ══ 2NaOH + H₂↑ + C₂H₆↑ + 2CO₂↑
2NaCH₃CH₂CO₂ + 2H₂O ══ 2NaOH + H₂↑ + CH₃CH₂CH₂CH₃↑ + 2CO₂↑
Cu ══ Cu 铜的电解精练, 使用硫酸铜溶液
4AgNO₃ + 2H₂O ══ 4Ag↓ + 4HNO₃ + O₂↑
2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O ══ 2Cu↓ + 4HNO₃ + O₂↑
2CuSO₄ + 2H₂O ══ 2Cu↓ + 2H₂SO₄ + O₂↑
CuCl₂ ══ Cu↓ + Cl₂↑
CuBr₂ ══ Cu↓ + Br₂↑
2NaCl + 2H₂O ══ 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑
撤去隔膜
NaCl + H₂O ══ NaClO + H₂↑
电解氨盐水
2NH₃ ══ N₂H₄ + H₂↑
电解热盐水
NaCl + 3H₂O ══ NaClO₃ + 3H₂↑
高温熔融
4LiOH ══ 4Li + O₂↑ + 2H₂O
4NaOH ══ 4Na + O₂↑ + 2H₂O
4KOH ══ 4K + O₂↑ + 2H₂O
4RbOH ══ 4Ru + O₂↑ + 2H₂O
4CsOH ══ 4Cs + O₂↑ + 2H₂O
4FrOH ══ 4Fr + O₂↑ + 2H₂O
4CiOH ══ 4Ci + O₂↑ + 2H₂O
BeCl₂ ══ Be + Cl₂↑ 使用氯化物作为导电剂
MgCl₂ ══ Mg + Cl₂↑
2Ca(OH)₂ ══ 2Ca + O₂↑ + 2H₂O
2Sr(OH)₂ ══ 2Sr + O₂↑ + 2H₂O
锶可由天青石粉末与碳酸钠溶液得到碳酸锶(生成溶解度更小的沉淀), 之後过滤掉母液, 冲洗干净, 加入氢氯酸得到氯化锶, 最後加入过量氢氧化钠得到氢氧化锶沉淀.
钾、铷、铯可由钠单质与氯化钾、氯化铷、氯化铯在高温下通过还原反应得到, 属于吸热、熵增反应.
2Al₂O₃ ══ 4Al + 3O₂↑
2AlCl₃ ══ 2Al + 3Cl₂↑ 使用氯化钠作为导电剂
TiO₂ ══ Ti + O₂↑ 使用氧化钙作为导电剂
附录: 气体的製取
氢气
硫酸与锌
Zn + H₂SO₄ ══ ZnSO₄ + H₂↑
Zn + 2H⁺ ══ Zn²⁺ + H₂↑
改进
Ca + 2H₂O ══ Ca(OH)₂ + H₂↑
采用嚮下排水法或嚮下排空气法(不纯), 可使用任何亁燥剂
氮气
加热氯化铵与亚硝酸钠的溶液
NH₄Cl + NaNO₂ ══ NaCl + N₂↑ + 2H₂O
采用嚮下排水法, 可使用任何亁燥剂
氧气
过氧化氢的分解, 使用二氧化锰作催化剂, 也可以是硫酸铜、氢氧化铁等等含有变价元素的物质
2H₂O₂ ══ O₂↑ + 2H₂O
采用嚮下排水法, 可使用任何亁燥剂
氯气
MnO₂ + 4HCl(浓) ══ MnCl₂ + Cl₂↑ + 2H₂O
2KMnO₄ + 16HCl ══ 2KCl + 2MnCl₂ + 5Cl₂↑ + 8H₂O
采用嚮下排饱和氯化钠溶液法, 不能使用碱性亁燥剂, 但可使用五氧化二磷、浓硫酸、氯化钙作亁燥剂
甲烷
加热乙酸钠与碱石灰的混合物, 碱石灰是指氧化钙与氢氧化钠的混合物
NaCH₃CO₂ + NaOH ══ CH₄↑ + Na₂CO₃
采用嚮下排水法, 可使用任何亁燥剂
氨
Ca(OH)₂ + 2NH₄Cl ══ CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O
采用嚮下排空气法, 只能使用碱性亁燥剂, 即碱石灰(氢氧化钠与氧化钙的混合物)、氧化钙、氢氧化钠
小百科
氨会与氯化钙生成八氨氯化钙, 即CaCl₂(NH₃)₈
二氧化碳
CaCO₃ + 2HCl ══ CaCl₂ + CO₂↑ + H₂O
改进
CaCO₃ + 2HNO₃ ══ Ca(NO₃)₂ + CO₂↑ + H₂O
采用嚮下排水法或者嚮上排空气法, 不能使用碱性亁燥剂, 但可使用五氧化二磷、浓硫酸、氯化钙作亁燥剂
一氧化二氮
在二氧化锰与氧化铋的催化下, 氨被氧气氧化
2NH₃ + 2O₂ ══ N₂O + 3H₂O
采用嚮下排水法或者嚮上排空气法, 可使用任何亁燥剂
一氧化氮
3Cu + 8HNO₃ ══ 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O
采用嚮下排水法, 可使用任何亁燥剂
二氧化氮、四氧化二氮
Cu + 4HNO₃ ══ Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O
2NO₂ ══ N₂O₄
采用嚮下排空气法, 不能使用碱性亁燥剂, 可使用五氧化二磷、浓硫酸、氯化钙作亁燥剂
二氧化硫
Cu + 2H₂SO₄(浓) ══ CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O
采用嚮下排空气法, 不能使用碱性亁燥剂, 可使用五氧化二磷、浓硫酸、氯化钙作亁燥剂
乙烷
电解乙酸钠溶液
2NaCH₃CO₂ + 2H₂O ══ 2NaOH + H₂↑ + C₂H₆↑ + 2CO₂↑
乙酸酐与过氧化氢反应
(CH₃CO)₂O + H₂O₂ ══ C₂H₆↑ + 2CO₂ + H₂O
丙酸钠与碱石灰反应
NaCH₃CH₂CO₂ + NaOH ══ C₂H₆↑ + Na₂CO₃
采用嚮下排水法, 可使用任何亁燥剂
丙烷
推测: 使用氢化钙与氯丙烷反应得到
Ca + H₂ ══ CaH₂
四氯化锆或者氯化铝催化丙烯与氯化氢加成
CH₃CH═CH₂ + HCl ══ CH₃CHClCH₃
CaH₂ + 2CH₃CHClCH₃ ══ CaCl₂ + 2C₃H₈
采用嚮下排水法或者嚮上排空气法, 可使用任何亁燥剂
正丁烷
电解丙酸钠溶液
2NaCH₃CH₂CO₂ + 2H₂O ══ 2NaOH + H₂↑ + CH₃CH₂CH₂CH₃↑ + 2CO₂↑
采用嚮下排水法或者嚮上排空气法, 可使用任何亁燥剂
异丁烷
推测: 使用氢化钙与叔丁基氯反应得到
CaH₂ + 2ClC(CH₃)₃ ══ CaCl₂ + 2HC(CH₃)₃↑
采用嚮下排水法或者嚮上排空气法, 可使用任何亁燥剂
新戊烷
推测: 使用四氯化碳与甲基锂反应得到
CCl₄ + 4LiCH₃ ══ 4LiCl + C(CH₃)₄↑
采用嚮下排水法或者嚮上排空气法, 可使用任何亁燥剂
用于核磁共振标准的四甲基硅烷
SiCl₄ + 4LiCH₃ ══ 4LiCl + Si(CH₃)₄↑
C[C(CH₃)₃]₄
目前尚未製得斯物质
Si[C(CH₃)₃]₄
SiCl₄ + 4LiC(CH₃)₃ ══ 4LiCl + Si[C(CH₃)₃]₄
乙炔
电石与水反应
CaC₂ + 2H₂O ══ Ca(OH)₂ + C₂H₂↑
采用嚮下排水法, 可使用任何亁燥剂