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2015年 应用电化学 电解工业13-15
2015/6/1
第五章无机物的电解工业 无机物的电解合成途径
采用电化学方法制取无机单质和化合物的无机电合成是 无机物在电解合成中可以两种方式生成:
电化学工业中最重要的领域之一。
①在电极表面的电化学反应直接生成产物。
电化学方法优点:
阳极氧化制取氯、氟、氧、二氧化锰、过硫酸盐、高氯酸
(1) 提供极强的氧化、还原能力;
盐、高锰酸钾等;通过阴极还原制取氢、提炼金属、回收污水中
(2) 并能通过改变电流密度、电极电位等条件可方便地控制、调 的金属离子。
节反应的方向、限度、速率。
②首先在电极表面发生电化学反应,然后通过次级反应,包括溶
因而电化学法成为很多无机产品主要的或唯一的生产 解、离解、均相化学反应形成欲制取的产物
方法,如氯、氟、烧碱、氯酸盐和电解二氧化锰等。
如氯酸盐、次氯酸盐等。
电解合成法的优点 电解合成法的优点
(1) 许多用化学合成法不能生产的物质,往往可用电解合成法生产。 (3) 易控制反应的方向。通过控制电势,选择适当的电极等方法,易实
现电解反应的控制,避免副反应,得到所希望的产品。
通过调节电极电位的方法,从而给电极上发生反应的分子提供足
够的能量,因而可以生产某些氧化性或还原性很强的物质。 (4) 环境污染少,产品纯净。电合成中一般用不外加化学氧化剂或还原
剂,杂质少,产品纯。且化学上易实现自动、连续、密闭生产,对环
如金属钠和氟气。
境造成的污染少。
(2) 通过调节电位去改变反应的活化能,使反应可在常温常压下进行。
据计算,超电势改变1V ,可使反应活化能降低40kJ·mo1-1左右,
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从而使反应速率增加约10 倍。如果通过升温的办法达此目的,则必须
把温度从室温升高300K 以上。因此,一般的电化学工业过程均可在常
温常压下进行。
电解合成法的不足 几个重要的基本概念和术语
• (1)电流效率 与电能效率
(1) 消耗大量电能。 I E
• 电流效率 是制取一定量物质所必须的理论消耗电量Q与实际消耗电
例如每生产1吨铝耗电18500 KW·h,生产1吨氢氧化钠耗电3150 I
量Q 的比值: = (Q /Q)×100%
KW·h ,电解锌每吨耗电6000 KW·h。故在电能供给不足的地区难 r I r
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