电解高锰酸钾及双氧水.ppt

高锰酸钾?高锰酸钾( KMnO4 ),紫红色晶体,可溶于水,遇乙醇即被还原。?医疗上有用作清洁消毒,和用来消灭真菌之用。?高锰酸钾被广泛用作氧化剂,如应用到氧化还原滴定和有机物合成,特别是精细有机化学品工业的氧化剂。?全世界的年产量大约为 40000 吨。?电解锰酸钾可以制备高锰酸钾 Do you remember? 高锰酸钾只有在酸性介质中才表现为强氧化性,在中性,碱性介质为弱氧化性。高锰酸钾在酸性介质中还原为 Mn 2+,呈淡粉色; 在中性介质中还原为 MnO 2,呈棕黑色; 在碱性介质中还原为 MnO 4 2-,呈绿色。电解原理 2Mn0 2 +4KOH+O 2(空气) ═ 2K 2 MnO 4 +2H 2O 2. 以水浸可得电解液,电解时采用 Ni阳极或 Ni/Cu 阳极, 阴极用铁或钢。阳极: 2MnO 4 2-→ 2MnO 4 - +2e 阴极: 2H 2 O+2e →H 2 +2OH -总反应:2MnO 4 2- +2H 2O→ 2MnO 4 - +H 2 +2OH - ■阳极反应要求在一个非常低的电流密度范围(5~150mA ? cm - 2)内进行,:在高电流密度下,阳极放电量增加, OH- 电解生产 O2 ,使锰酸钾氧化反应不宜进行。■由于该电解槽不用隔膜,在搅拌下进行,因而在阴极会发生高锰酸钾被还原的反应,降低了电流效率。改进:可用隔膜(如阳极膜)防止 KMnO4 被还原,以此来提高电流效率;同时也可以有效分隔电解产生的游离碱。■30% 锰酸钾被氧化时,电流效率为 70% ,当 50% 或70% 的锰酸钾被氧化时,电流效率分别将为 50% 和25% 。■高锰酸钾在浓的 KOH 溶液中的溶解度不大,故大多以结晶形式沉入槽底。电解特点 电解法生产过氧化氢■性质: 过氧化氢( H 2O 2)外观为无色透明液体,可溶于乙醇、乙醚,不溶于苯。有很强的氧化性,具弱酸性。其 30% 水溶液俗称双氧水。■用途: H 2O 2是广泛应用的漂白剂、氧化剂,消毒剂和催化剂。 3% 过氧化氢的水溶液为医用消毒剂。■发展二战期间,德国首先用电解法生产出 H 2O 2。基本原理■由硫酸或者硫酸盐在 Pt电极上电解氧化生产过硫酸或过硫酸盐 2HSO 4 -→ H 2S 2O 8 ■再经水解生成 H 2O 2H 2S 2O 8 + H 2 O → 2H 2 SO 4 + H 2O 2电解法生产 H 2O 2的工艺分类 1过硫酸法—— Weissenstein 过程以 Pt为阳极, Pb 为阴极电解 H 2 SO 4,电解槽使用多孔陶瓷做隔膜(可将阳极室与阴极室分开)。得到的过硫酸溶液经加热水解制的 H 2O 2。将含 H 2 SO 4的母液返回阴极,循环使用。????????????? 2242 2822420 SO HOH SO H OHSH 加热水解电解 2 过硫酸钾法—— Pietsch 和 Adolph 过程?以 Pt为阳极,石墨为阴极并以石棉缠绕起隔膜作用。?以( NH 4) 2 SO 4与H 2 SO 4的混合液为电解液?电解后加入 KHSO 4以沉淀出过硫酸钾,再分离,水解制得 H 2O 2. 阴极: H 2 SO 4 +2e →H 2↑+SO 4 2- 阳极: 2(NH 4) 2 SO 4→S 2O 8 2- +4NH 4 + +2e 总反应: (NH 4) 2 SO 4 +H 2 SO 4→(NH 4) 2S 2O 8 +H 2↑加入 KHSO 4使(NH 4) 2S 2O 8转化, (NH 4) 2S 2O 8 +4KHSO 4→K 2S 2O 8↓+(NH 4) 2S 2O 4 +H 2 SO 4 水解(在 H 2 SO 4酸性环境下): K 2S 2O 8 +2H 2O→ 2KHSO 4 +H 2O 2↑3过硫酸铵法—— Lowenstein 和 Laporte 过程?以 Pt为阳极, Pb 或石墨为阴极,电解含 H 2 SO 4的(NH 4) 2 SO 4溶液?制得(NH 4) 2 SO 4,再加热水解放出 H 2O 2 ?含(NH 4) 2 SO 4母液返回阴极室循环使用?此生产是全液相流程,效率高,是最流行的方法???????? 2242428224 424)()()( OH SO NH OHOS NH SO NH 电解