1、實(shí)驗(yàn)電解法制備過(guò)二硫酸鉀一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娊夂铣蛇^(guò)二硫酸鉀的基本原理、特點(diǎn)以及影響電流效率的主要因素。熟悉電解儀器、裝置和使用方法，練習(xí)碘量法分析測(cè)定化合物的方法。掌握陽(yáng)極氧化制備含氧酸鹽的方法和技能。二、實(shí)驗(yàn)原理過(guò)二硫酸鉀是一種白色、無(wú)味晶體，密度2.477，約100 C分解，溶于水，不 溶于乙醇，有強(qiáng)氧化性。用于制作漂白劑、氧化劑，也可用作聚合引發(fā)劑。S2O82-離子是已知最強(qiáng)的氧化劑之一，它可以把很多元素氧化為它們的最高 氧化態(tài)，例如，Cr3+可被氧化為Cr2O72-。S2O82- + 2H + + 2e 2HSO 4- E0 = 2.05VS、O2- + 2Cr 3+ + 7H O 6

2、SO 2- + Cr O 2- +14H +2 8242 7本實(shí)驗(yàn)采用電解KHSO4水溶液的方法制備K2S2O8。在電解液中主要含有K+、H+和HSO4-離子，電流通過(guò)溶液后，發(fā)生電極反 應(yīng)，其中：陽(yáng)極反應(yīng)： 2HSO 4- S 2O82- + 2H + + 2e陰極反應(yīng)： 2H+ + 2e H 2在陽(yáng)極除了以上的反應(yīng)外，H2O被氧化為O2的反應(yīng)也很明顯：2H2O = O2 + 4H+ + 4e ； E0=1.23V。從標(biāo)準(zhǔn)電極電位看，H2O的氧化反應(yīng)的發(fā)生優(yōu)先于HSO4- 的氧化反應(yīng)。但實(shí)際上從水里放出O2需要的電位比1.23V更大，這是由于水的氧 化是一個(gè)很慢的過(guò)程，這個(gè)動(dòng)力學(xué)上的慢過(guò)程，

3、需要外加電壓（超電壓）才能進(jìn) 行，而且這個(gè)慢反應(yīng)的速度受發(fā)生這個(gè)氧化反應(yīng)的電極材料的影響極大。在 1mol- L-1KOH溶液中，氧在不同陽(yáng)極材料上的超電壓大致如下：陽(yáng)極材料 NiCuAgPt超電壓 /V0.870.841.141.38如果水放出氧的副反應(yīng)沒(méi)有超電壓，物質(zhì)在水中的氧化反應(yīng)便不能實(shí)現(xiàn)，正 是由于氧的超電壓使物質(zhì)在水中的氧化反應(yīng)可以進(jìn)行。因?yàn)檠踉赑t上的高的超電 壓，選擇Pt作為陽(yáng)極材料，能使O2的生成限制在最小程度，并使K2S2O8最大限 度地生成。其次，調(diào)整電解的條件以增加氧的超電壓是有利的，因?yàn)槌妷弘S電 流密度增加而增大，所以采用較高的電流。此外，假如電解在低溫下進(jìn)行，因?yàn)?/p>

4、 反應(yīng)速度減慢，水被氧化這個(gè)過(guò)程的速度也會(huì)變小，所以低溫對(duì)k2s2o8的形成有 利。最后，提高HSO4-的濃度，能使K2S2O8的產(chǎn)率變大。由于這些原因，HSO4-的電解將采用：（1）Pt電極；（2）高電流密度；（3）低溫；（4）飽和的HSO4-溶液。在任何電解制備中，總有對(duì)產(chǎn)物不利的方面，就是產(chǎn)物在陽(yáng)極發(fā)生擴(kuò)散，到 陰極又被還原為原來(lái)的物質(zhì)。所以一般陽(yáng)極和陰極必須分開(kāi)，或用隔膜隔開(kāi)。在 本實(shí)驗(yàn)中，陽(yáng)極產(chǎn)生的K2S2O8也將向陰極擴(kuò)散，但由于K2S2O8在水中的溶解度 不大，它在移到陰極以前就從溶液中結(jié)晶出來(lái)。陽(yáng)極采用直徑較小的Pt絲，已知Pt絲的直徑和它同電解液接觸的長(zhǎng)度可以 計(jì)算電流密度：

5、電流密度=電流密度=安培陽(yáng)極面積根據(jù)法拉弟電解定律可以計(jì)算電解合成產(chǎn)物的理論產(chǎn)量和產(chǎn)率:理論產(chǎn)量=流過(guò)的庫(kù)侖x產(chǎn)物的電化當(dāng)量 96500庫(kù)侖=x產(chǎn)物的電化當(dāng)量96500因?yàn)橛懈狈磻?yīng)，所以實(shí)際產(chǎn)量往往比理論產(chǎn)量少，通常所說(shuō)的產(chǎn)率，在電化 學(xué)中稱(chēng)為電流效率：產(chǎn)率=電流效率=實(shí)際產(chǎn)量x 100%理論產(chǎn)量三、儀器和試劑儀器：直流穩(wěn)壓電源，鉑電極，燒杯（1000mL），大口徑試管，抽濾裝置， 堿式滴定管等。試劑：KHSO4，Na2S2O 標(biāo)準(zhǔn)溶液，KI（s），碎冰，冰乙酸，30%H 2O2，AgNO , MnSO 4 等。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容K2S2O8的合成 溶解35g KHSO 4于100mL水中，將清液傾

6、瀉至大試管中， 裝配Pt絲電極和Pt片電極，調(diào)節(jié)兩極間的距離合適，并使之固定。將試管放入1000mL燒杯中，周?chē)帽}浴冷卻。然后冷卻到-4。佐右，調(diào)節(jié) 電流約0.33A，電解1.52h。為使電解溫度保持在-4。佐右，需要適時(shí)在冰鹽浴中 補(bǔ)充冰塊。反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉電源并記錄時(shí)間。對(duì)電解液進(jìn)行抽濾，用無(wú)水乙醇 洗滌晶體23次，抽干后，收集K2S2O8晶體，在烘箱中于80。干燥30min，冷卻 后稱(chēng)重。K2S2O8的鑒定 在碘量瓶中溶解0.5g樣品于30mL水中，加入2g KI固 體，塞緊，振蕩，KI溶解后避光靜置15min。向溶液中加入1mL冰醋酸，用標(biāo)準(zhǔn) Na2S2O3溶液滴定至溶液由紅棕色變

7、為黃色；再加入1mL淀粉指示劑，繼續(xù)用標(biāo) 準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定至溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色。至少分析兩個(gè)樣品，計(jì)算電流效率。3. K2S2O8的反應(yīng) 取適量自制的K2S2O8溶解在盡量少的水中，配制成k2s2o8飽和溶液，使其分別與下列溶液反應(yīng)，觀察試管中的變化。（1）與酸化的KI溶液反應(yīng)（微熱）；（2）與酸化的MnSO4溶液（需加入1滴AgNO3溶液）反應(yīng)（微熱）；（3 ）與酸化的Cr2（SO4）3溶液（需加入1滴AgNO3溶液）反應(yīng)（微熱）；（4）與AgNO3溶液反應(yīng)（微熱）；（5 ）用30%的H2O2溶液作以上（1）（4）實(shí)驗(yàn)，與K2S2O8對(duì)比。五、注意事項(xiàng)注意實(shí)驗(yàn)裝置的正負(fù)極不能接反，所用鉑絲電極細(xì)軟易斷，應(yīng)注意保護(hù)。由于電解時(shí)溶液的電阻使電流產(chǎn)生過(guò)量的熱，為使電解溫度保持在-4。佐右，需要適時(shí)在冰鹽浴中補(bǔ)充冰塊。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中切記不要將水或冰加入到反應(yīng)裝置中。洗滌用的乙醇須回收。六、思考題分析制備k2s2o8中電流效率降低的主要原因。比較S2O