电解高锰酸钾及双氧水.ppt

5.4.2 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Mn2+，呈淡粉色；在中性介质中还原为MnO2,呈棕黑色；在碱性介质中还原为MnO42-,呈绿色。,电解原理 1.锰酸钾的制备 2Mn02+4KOH+O2(空气）2K2MnO4+2H2O 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：2MnO42-2MnO4-+2e 阴极：2H2O+2eH2+2OH-总反应:2MnO42-+2H2O2MnO4-+H2+2OH-,阳极反应要求在一个非常低的电流密度范围(5150mAcm-2)内进行，通常在此范围的低端进行.原因：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,5.5电解法生产过氧化氢,性质：过氧化氢（H2O2)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：H2O2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H2O2。,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2HSO4-H2S2O8再经水解生成H2O2H2S2O8+H2O 2H2SO4+H2O2,电解法生产H2O2的工艺分类1过硫酸法Weissenstein过程 以Pt为阳极，Pb为阴极电解H2SO4，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H2O2。将含H2SO4的母液返回阴极，循环使用。,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（NH4)2SO4与H2SO4的混合液为电解液电解后加入KHSO4以沉淀出过硫酸钾，再分离，水解制得H2O2.阴极：H2SO4+2eH2+SO42-阳极：2(NH4)2SO4S2O82-+4NH4+2e 总反应：(NH4)2SO4+H2SO4(NH4)2S2O8+H2加入KHSO4使(NH4)2S2O8转化，(NH4)2S2O8+4KHSO4K2S2O8+(NH4)2S2O4+H2SO4,水解（在H2SO4酸性环境下）：K2S2O8+2H2O2KHSO4+H2O2,3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H2SO4的(NH4)2SO4溶液制得(NH4)2SO4，再加热水解放出H2O2含(NH4)2SO4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,电解特点,因所有电解法生产H2O2的工厂都采用Pt电极，投资大，且生产过程中铂电极的损失，电能消耗等原因，大大限制此法的发展。1953年后过氧化氢的生产开始走非电解法，即采用烷基蒽醌的化学自动氧化法生产过氧化氢的路线。,