第七节　电解

一、电解及其应用

1.定义

电解是电流通过电解质溶液或熔融电解质时，在两个电极上所引起的化学变化。

2.工业应用

电解在工业上有着广泛的作用。如氢气、氯气、氢氧化钠、双氧水、高氯酸钾、二氧化锰、高锰酸钾等许多基本工业化学产品的制备都是通过电解来实现的。

（1）电解氯化钠可得到氢气、氯气、氢氧化钠。氢气可用作高能热量；氯气主要用于制农药、漂白剂、消毒剂、溶剂、塑料、合成纤维以及其他氯化物等；氢氧化钠是化学工业主要原料之一，用途很广，如制造肥皂、纸浆、人造丝，整理棉制品，精炼石油，提炼煤焦油产物等。氯化钠电解反应式为：

2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑

（2）硫酸氢铵的电解产物，经水解制备过氧化氢（双氧水）。双氧水大量用于棉布针织、合成纤维、羊毛、纸浆等的漂白，医药用作消毒剂，高浓度的过氧化氢可作火箭液体燃料推动剂。电解及反应过程为：

2NH4HSO4 （NH4）2S2O8+H2↑

（NH4）2S2O8+2H2O 2NH4HSO4+H2O2

（3）电解氯酸钠的产物与氯化钾反应生产高氯酸钾。高氯酸钾用于炸药、照相、焰火，在医药上用作解热、利尿等药剂。电解及反应过程为：

NaClO3+H2O NaClO4+H2↑

NaClO4+KCl KClO4+NaCl

（4）电解硫酸锰制备二氧化锰。二氧化锰大量用于炼钢，并用于制玻璃、陶瓷、搪瓷等。电解反应式为：

MnSO4+2H2O MnO2+H2SO4+H2↑

（5）电解锰酸钾制备高锰酸钾。高锰酸钾主要用作消毒剂、氧化剂、水净化剂、漂白剂、毒气吸收剂、二氧化碳精制剂等。电解反应式为：

2K2MnO4+2H2O 2KMnO4+2KOH+H2↑

二、食盐水电解的危险性分析

（1）氯气泄漏的中毒危险。

（2）氢气泄漏及氯氢混合的爆炸危险。

（3）杂质、反应产物的分解爆炸危险。

（4）碱液灼伤及触电危险。

三、食盐水电解的安全技术要点

（1）保证盐水质量。盐水中如含有铁杂质，则能够产生第二阴极而放出氢气。盐水中带入铵盐，在适宜条件下pH<4.5时，铵盐和氯作用可生成氯化铵，氯作用于浓氯化铵溶液还可生成黄色油状的三氯化氮。三氯化氮是一种爆炸性物质，与许多有机物接触或加热至90℃以上及被撞击，即发生剧烈的分解爆炸。因此，盐水配制必须严格控制质量，尤其是铁、钙、镁和无机铵盐的含量。应尽可能采用盐水纯度自动分析装置，这样可以观察盐水成分的变化，随时调节碳酸钠、苛性钠、氯化钡和丙烯酸铵的用量。

（2）盐水高度应适当。在操作中向电解槽的阳极室内添加盐水，如盐水液面过低，氢气有可能通过阳极网渗入到阳极室内与氯气混合；若电解槽盐水装得过满，在压力下盐水会上涨。因此，盐水添加不可过少或过多，应保持一定的安全高度。采用盐水供应器应间断供给盐水，以避免电流的损失，防止盐水导管被电流腐蚀。

（3）阻止氢气与氯气混合。氢气是极易燃烧的气体，氯气是氧化性很强的有毒气体，一旦两种气体混合极易发生爆炸。当氯气中含氢量达到5%以上，则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸。造成氯气和氢气混合的原因主要有：阳极室内盐水液面过低；电解槽氢气的出口堵塞引起阳极室压力升高；电解槽的隔膜吸附质量差；石棉绒质量不好，在安装电解槽时破坏隔膜，造成隔膜局部脱落或送电前注入的盐水量过大将隔膜冲坏等，这些都可能引起氯气中含氢量增高。此时应对电解槽进行全面检查，将单槽氯含氢浓度以及总管氯含氢浓度控制在规定值内。

（4）严格遵守电解设备的安装要求。由于电解过程中氢气存在，故有着火爆炸的危险。所以电解槽应安装在自然通风良好的单层建筑物内，厂房应有足够的防爆泄压面积。

（5）掌握正确的应急处理方法。在生产中，当遇突然停电或其他原因突然停车时，高压阀不能立即关闭，以免电解槽中氯气倒流而发生爆炸。应在电解槽后安装放空管，及时减压，并在高压阀门上安装单向阀，有效地防止跑氯，避免污染环境和带来火灾危险。