1、電化學合成實驗 王世銀,一、實驗目的 學習犧牲陽極電化學合成法合成有機羧酸鹽的基本原理；了解電化學合成的實驗裝置。 學習電化學測試方法之一循環(huán)伏安法研究電極過程動力學的基本方法和基本概念。,二、實驗原理 ： 有機電合成是研究用電化學法進行有機化合物合成的科學，它涉及電化學、有機合成及化學 工程等內(nèi)容的連緣學科。 許多有機化合物的合成化學反應中包含電子的轉(zhuǎn)移，如果將這些合 成反應安排在電解池中進行，這就是有機電合成反應。 一般有機電合成反應由電解池、陽極 、陰極和電源等部份組成。電解液包含支持電解質(zhì)、溶劑和有機底物等構(gòu)成。犧牲陽極法電 合成是近二十年來發(fā)展迅速的一種電合成方法。它采用金屬陽極在電

2、解過程中的溶解，防止 在惰性陽極上的副反應生成，同時金屬陽極還能參與電化學反應生成特定的有機物。 此種方法與一般有機合成相比，具有設備簡單，合成條件溫和及不污染環(huán)境等優(yōu)點。,本實驗采用金屬鎳片作陽極，金屬鉑片作陰極由苯甲酸電解合成苯甲酸鎳；其中溶劑為乙腈 ，支持電解質(zhì)為四乙基高氯酸銨。電池反應如下：, Pt()/CH3CN+RhCOOH/Ni(+) 陰極反應：PhCOOH+ePhCOO-+1/2H2(g) 陽極反應：2PhCOO-+Ni(PhCOO-)2Ni+2e 總反應：2PhCOOH+Ni(PhCOO)2Ni+H2(g) ,電解過程的效果通常由如下幾個指標來衡量 :,產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率、電流效率

3、、能耗和電能效率 (1)產(chǎn)率=轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所消耗掉的主反應物量/主反應物消耗總量100% (2)轉(zhuǎn)化率：是電解過程中消耗的某種反應物的量與電解前該反應物初始量的比值。 (3)電流效率：I=Qt/Qp*100% 理論上所需電量可按法拉第電解定律計算： Qt=(m/M)ZF 其中 m生成的產(chǎn)物質(zhì)量； F法拉第常數(shù)。 M產(chǎn)物的摩爾質(zhì)量； Z電極反應轉(zhuǎn)移電子數(shù)； 電解過程中實際耗電量由電流表記錄的電流強度對時間積分求得:Qp=otIdt 如果電解中I不變，則Qp=It,三、實驗裝置及藥品實驗裝置：電合成實驗由Pt片電極，Ni片電極，電解池，低壓電源，滑線電阻器，恒溫磁力攪拌器，電流表所組成。減壓蒸餾裝置

4、與常規(guī)有機實驗相同。實驗所需藥品：乙腈、苯甲酸、四乙基高氯酸銨、乙醚、硝酸銀均為化學純。,四、實驗方法： 1. 電極預處理： 鉑片電極用11硝酸鹽酸浸洗，蒸餾水沖洗 ，用丙酮除油，蒸餾水沖 洗、吹干、稱重； 鎳片電極用稀硝酸浸洗、水洗、丙酮除油、水洗、吹干，稱重備用。 2. 苯甲酸鎳的電合成：低壓電源正極接滑線變阻器、電流表正極及鎳片電極；低壓電源負 極接Pt片電極；電解池中裝入30mL CH3CN；24mg Et4NClO4，0.4g苯甲酸，啟動磁力 攪 拌器，待完全溶解后打開低壓電源，調(diào)節(jié)電源電壓或滑線電阻使電流表示值為200mA，電解2 h。記錄實驗現(xiàn)象、電壓值、電流值。 3. 苯甲酸鎳的分離：合成實驗結(jié)束后，取出電極、清洗干凈。安裝好減壓蒸餾裝置，減壓 蒸餾除乙腈。蒸餾瓶用20mL乙醚洗、抽濾，在60減壓烘干得苯甲酸鎳，稱重。,四、實驗記錄與數(shù)據(jù)處理,電合成參數(shù)原始數(shù)據(jù)及結(jié)果 鉑片電極面積= cm2；鎳片電極面積= cm2 電解池體積=