电解法制造氯酸钾.docxVIP

电解法制取氯酸钾有热电解法和冷电解法，原料都是氯化钾。热电解法中是先产生次氯酸钾，然后次氯酸钾受热发生歧化反应生成氯酸钾和氯化钾，但是需要维持合适的温度和PH值，相对于冷电解法工艺更高效，但也更复杂，电解装置更贵，因此不适合平民。本文主要介绍使用氯化钾通过冷电解法制取氯酸钾

电解装置的搭建

阴极可以选用铁，但阳极就比较苛刻了，大多数金属在阳极都会溶解，推荐使用铂或者碳棒。碳棒在一些环境下可能掉渣，但如果使用的氯酸钾是作火炸药用途那么含一点碳粉是无妨的。此外还有一种MMO电极，它是由钌铱的氧化物覆盖在钛上制成的，比铂电极便宜而且经常被用于氯碱工业。因此是这里的首选。阴极阳极的材料选好了，接下来要注意的是：阳极的面积一定要比阴极大（大概3:1的比例），最好阳极是网状阴极是棍状。这样电解时在阳极产生的氯气才能有效附着继而达成制取氯酸钾的目的。电解装置的电极不要接触容器底（为目的产物氯酸钾饱和析出沉降预留空间），两电极不要互相接触，

在电解过程中会产生氢气和氯气，而氢气和氯气混合有爆炸的危险，所以务必保持通风，更好的措施是给电解装置加个通风橱。套一个盒子，盒子上开两个孔（进气和出气），一个孔引出一个通风管并安装换气风扇，通风橱最好透明，这样您随时可以看见电解槽的情况，或者您可以采用分立式电解槽，将两种产物分别收集，或者什么都不加，在户外搭建电解槽。

操作

首先配制饱和氯化钾溶液（氯化钾20℃溶解度为342g/L），加入到电解槽里，确保溶液没过电极，然后给电解装置通上电（5V-6V，1A-1.5A，直流电）若装置发热严重可适当减小），这时候阳极发生阴离子的失电子反应，由于溶液中众多阴离子中氯离子的还原性最强，所以它优先在阳极失去电子变成氯气，不过当溶液中氯离子浓度过低阳极将不会产生氯气而是氧气，这是我们需要避免的，所以才要使用氯化钾饱和溶液进行电解。

总之，氯离子在阳极失去电子变为氯气，氢离子在阴极处得到电子变为氢气。这样，来自于氯化钾的氯离子和来自于水的氢离子被消耗，钾离子和氢氧根在溶液中开始积累，也就是形成氢氧化钾。而在网状阳极产生的氯气大量溶解于水发生歧化反应形成次氯酸和盐酸，这两种酸又能和氢氧化钾反应形成次氯酸钾和氯化钾。氯化钾会重复上一个步骤，而次氯酸钾会继续积累，到达一定浓度后就会开始生成氯酸钾，氯酸钾溶解度比较低（20℃时73g/L）过饱和后就会开始析出。但是这个过程没有那么高效，氯酸根会在阴极得电子被还原，这也是我们要把阴极做小的原因。当然也不能太小，否则的话阴极的电阻会特别大影响电解效率。当氯酸钾在溶液中开始析出的时候要注意的一点是溶液中离子的补充，也就是让氯化钾溶液保持饱和状态，可以在电解槽中悬挂氯化钾盐袋解决

过滤

电解到一定时间（大约4-5天）电解槽底部出现厚度非常可观的氯酸钾沉积，撤掉电极，过滤氯酸钾，然后在阴凉干燥处晾干，注意避免阳光直接照射（有条件可以选择抽滤，或者用无水酒精洗涤脱水，再晾干所含酒精，得成品氯酸钾

附件：溶解度表(g/L)

0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃

氯化钾280312342372401426458

氯酸钾335273105140缺失245

梳理/反应历程：

【阴极反应】

2H++2e-=H2↑水中的氢离子H+得电子被还原为氢气，氢氧根OH-在阴极富余并和溶液中的钾离子匹配形成氢氧化钾，可以视为氢氧化钾KOH在阴极产生

【阳极反应】

2Cl--2e-=Cl2↑氯化钾中的氯离子Cl-失电子被氧化为氯气，钾离子K+在阳极富余，要注意的是要让这个反应发生必须保持氯化钾溶液的浓度不要让它过稀

Cl2+H2O=HClO+HCl氯气和水发生歧化反应生成次氯酸和盐酸，由于氯气是在阳极产生的，所以可视为次氯酸和盐酸是在阳极产生的

【溶液中】

来自阴极的氢氧化钾和来自于阳极的次氯酸盐酸发生酸碱中和反应生成次氯酸钾和氯化钾,也说明了为什么电解时电解槽会发热

KOH+HClO=KClO+H2O

KOH+HCl=KCl+H2O

其中氯化钾会重新参与电解反应，而次氯酸钾则会继续累积，到达一定浓度后，或者具体说是次氯酸根到达一定浓度后，会在阳极进被进一步氧化成氯酸根（但是这个浓度具体是多少笔者也没有弄清楚）氯酸根和溶液中的钾离子匹配形成氯酸钾

氯酸钾浓度达到饱和后就会开始析出，之后就是提取操作了（前面已经写过）