立式隔膜电解槽

[参考资料]立式隔膜电解槽的设计和使用电解食盐水是一个很典型的化学实验，化工生产中也用之制取氯气。

我根据化工生产实际和教学需要，设计了一种电解食盐水的装置：立式隔膜电解槽，结构简单、易于操作，现象明显，介绍如下：
一、仪器的结构
立式隔模电解槽由底座和外罩两部分组成，如图所示，在电木塑制的底座①上，用树脂将石墨电极②粘合在底座的凹槽中，在底座的一侧钻有一圆孔③，将连接电源导线的香蕉插头插入其中。

外罩④内镶有一块阴极板⑤，极板上有很多小孔，极板下端一侧装有接线柱⑥，实验时用导线与电源负极相接。

在阴极板上附隔膜纸一块，将槽内隔成两部分，石墨电极一侧称阳极室，阳极板一侧称阴极室。

图
二、仪器的原理
电解活泼金属的无氧酸盐水溶液时，阴极放出氢气，同时生成碱，阳极析出无氧酸根离子放电后生成的非金属单质。

电解食盐水时，阴极放出氢气，同时生成氢氧化钠，阳极生成氯气，化学方程式为：
工业上制取氯气和碱（氢氧化钠）就是采取这种电解食盐水的方法，立式隔膜电解槽也是根据以上原理设计的。

使饱和食盐水通过外罩上端的漏斗进入阴极室并经隔膜纸向阳极室渗透，电解后在阴极室上端的出口得到氢气，阳极室上端的出口得到氯气，阴极室的溶液中则含有氢氧化钠。

三、仪器的使用
1．安装隔膜：从外罩上取下阴极板，用一张隔膜纸附在阴极板对着阳极的一面，四周反折过去（纸的尺寸比阴极板每边长出约1cm。

然后将阴极插回外罩内，用橡皮泥或油灰将阴极板和外罩的缝隙封严。

2．封槽：将外罩罩在底座上，用橡皮泥或油灰将外罩与底座间及阴极板与外罩和底座间的空隙封严，微微用力压实，这样外罩和底座就成为一体了，并将槽内隔成两部分：阳极室和阴极室。

3．注食盐水：将漏斗放在阳极室上端的孔内，并将漏斗和孔间的缝隙用橡皮泥或油灰封严，通过漏斗向电解槽内注入经净化并加入数滴酚酞溶液的饱和食盐水，使阳极室一侧的液位与阴极板高度相同，阴阳两室的上方被食盐水隔离开。

随着食盐水向阴极室不断渗透，应适时向阳极室注入食盐水以保持其在阳极室的液位，使两室保持一定的液位差。

在阴极室顶端的小导管上倒置一个小试管，用来收集氢气，在阳极室顶端的小导管上接一根长约25cm的胶管，胶管另一端导入盛有半杯一品红溶液的小烧杯中。

4．接通电源：用导线将电解槽的阴极和阳极分别接在电源的负极与正极上，调节电流至5A左右，数分钟后即发生以下现象：
阳极室食盐水表面冒出气泡，并有黄绿色烟雾，即氯气。

氯气导入一品红溶液后，使一品红溶液褪色，证明氯气的生成。

也可直接用湿润的淀粉碘化钾试纸在小导管口试验，试纸变蓝，证明生成的是氯气。

阴极板上冒出气泡，即氢气，由于是小电流电解，氢气量不足，倒置在阴极室顶端的小导管上的小试管用排气取气法获得氢气。

然后点燃爆鸣证明氢气的生成（但不可在小导管上直接点燃氢气）。

阴极室的食盐水，电解后含有氢氧化钠，因事先已加入酚酞试液，故阴极室内液体变红。

四注意事项
1．实验中如不导出氯气，通电时间不可过长，因随着氯气增加，阳极室的液面受氯气的压力下降，液面降至隔板以下时会使电解生成的氯气和氢气有可能混合起来，操作时应加以注意。

2．如果要求电解速率快一些，可适当提高食盐水温度，经加热后再注入电解槽内，但不应超过70℃左右，这时槽内外温差大，使槽内壁附着大量水汽，影响透视观察。

温度太高也容易使电解槽变形。

3．电解槽的电源应是低压直流可调式，可用教学用低压电源。

为了指示电解电流，可以在电路中串接一只10A的电流表，从小到大调节低压电源的输出电压，使电解电流为2～6A，电流大些效果明显些，但最大电流不要超过10A，本仪器的额定电流为5A。