DOC《利用电极反应而引发的氧化还原反应 》

利用电极反应而引发的氧化还原反应? 绍兴一中分校吴文中 在同一电解槽中,阴极和阳极同时得到各自的产物,利用产物的氧化性或者还原性合成目标产物,其优点为: 1)可以提高电流效率,理论上可以达到200%;

2)由于阴、阳极可同时产出产品,大大提高电合成的时空效率;

3)与应用于工业化的单极反应相比,可降低生产成本、节省电能,并提高电能效率;

?归纳如下: 【例题1】尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物.

人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图. ? 阳极反应: 2Cl--2e-==Cl2↑, 氧化还原反应:CO(NH2)2+3Cl2+H2O==N2+CO2+6HCl 【例题2】电解氯化亚铁溶液,阳极区为氯化亚铁和氯化钠的混合溶液,阴极区为氯化钠溶液,中间为阳离子选择性交换膜(可以做到只允许钠离子通过,不允许氯气分子、铁离子和亚铁离子通过). ? 阳极反应: 2Cl--2e-==Cl2↑, 氧化还原反应:2Fe2++Cl2=Fe3++2Cl- ?【例题3】电解装置如图所示,电解槽内装有KI和氢氧化钾溶液,中间用阴离子交换膜隔开.阳极的作用就是把I-不断转化为I2. 阳极反应: 2I--2e-==I2↑ 氧化还原反应:3I2+6OH-=IO3-+5I-+3H2O 工业上利用该原理可制备食品级的碘酸钾 ?【例题4】含铬废水处理:金属铁为阳极,石墨为阴极.调节PH值,除去重铬酸根离子. ? 阳极反应: Fe-2e-==Fe2+, 氧化还原反应:6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O, 由于阴极的H+消耗,阴极附近pH升高后, Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀. 工业上利用该原理可以除去废水中的重铬酸根离子. ?【例题5】工业上电解得到高铁酸钠溶液(如下图).其电解质为30%~50%NaOH溶液,并在恒温槽温度保持在50℃以下,电解适应的时间后,往电解后的溶液中加入固体氢氧化钾,即可得到沉淀K2FeO4. ? ? 铁酸钾电解法制备是通过店家铁为阳极的强碱性氢氧化物溶液来实现的,其机理如下: 以铁片为阳极,金属镍为阴极,在外加电源的作用下电解氢氧化钠溶液. 阳极:Fe-2e-==Fe2+,在氢氧化钠溶液作用下转化为FeO42- 阴极:产生氢气并得到氢氧化钠 电解完成后,再加氢氧化钾溶液,得到溶解度较低的K2 FeO4 ?【例题6】电解溴化钠得到游离态的溴能把葡萄糖氧化成葡萄糖酸后,本身被还原成溴离子,在电场的作用下,溴离子向阳极移动,失去电子成为Br2重新氧化成葡萄糖得到葡萄糖酸,这使得NaBr能够被重复使用. 阳极:2Br--2e-=Br2? 阴极:2H++2e-=H2↑? 氧化还原反应: ? ? 工业利用该原理可以把葡萄糖转化为葡萄糖酸,效率很高. 【例题7】电解得到乙醛酸. (1) 阳极:阳极液是乙二醛和盐酸, 阳极的反应是:2Cl--2e-=Cl 再进行间接氧化: ? 从而在阳极区得到了乙醛酸. 【例题8】阴极:阴极液是顺丁烯二酸酐和氯化钠(支持电解质)的水溶液,反应如下: 首先是顺丁烯二酸酐水解生成顺丁烯二酸: 随着在阴极上发生的氢离子还原反应: 2H++2e=H2 顺丁烯二酸再进行加成反应: 阴阳极的总反应是: 【例题9】成对电解合成乙醛酸 (1)实验原理 阴极:电解草酸生成乙醛酸 HOOC-COOH+2H++2e―→HOOC-CHO+2H2O 阳极:电解乙二醛生成乙醛酸 2C1--2e―→Cl2 OHC-CHO+Cl2+H2O―→HOOC-CHO+Cl-+2HCl 从上述电极反应可知,草酸在阴极直接还原为乙醛酸,在阳极间接电氧化乙二醛为乙醛酸.电解在隔膜压滤式电解槽中进行. ? ? ??