この実験について
食塩水電解セルの回路を閉じ、2種類の気体を集めて塩の消費量を追跡します。生成物の区画を分離した場合と、塩素が陰極で生成した水酸化物と反応する非分割モデルを比較します。
学習目標
- 食塩水の電気分解における電荷と生成物の収支を合わせます。
- 分離によって塩素と水酸化ナトリウムが保たれる理由を説明します。
- 塩の在庫量の上限と最大電荷量の関係を示します。
使い方
- 1区画を分離したままにし、水素と塩素の体積が等しいことを記録します。
- 2水酸化ナトリウムの量を、どちらかの気体の量と比較します。
- 3分離を解除し、同じ電荷量で再度反応させます。
- 4初期の塩の量によってそれ以上反応できなくなるまで、通電時間を延ばします。
モデル
前提条件
- 分割セルの電気分解では、正味反応 2 NaCl + 2 H₂O → H₂ + Cl₂ + 2 NaOH が進行します。
- 理想的な非隔膜式低温セル経路では、塩素と水酸化物イオンがすべて次亜塩素酸塩へ変換され、正味反応は NaCl + H₂O → NaClO + H₂ となります。
- 酸素発生、塩素酸塩の生成、クロスオーバー、ガスの溶解は省略しています。このモデルは理想的な化学量論上の比較であり、プロセス設計ではありません。
- ガスの表示量は視覚上 250 mL で上限に達しますが、数値の合計はその後も加算されます。ガス体積は 298.15 K、1 bar での値です。
授業で試してみましょう
- Q1隔膜式と非隔膜式の経路では、正味の塩の必要量が異なるのはなぜですか？
- Q2ガス体積の合計が大きくても、塩の供給量が無制限である証拠にならないのはなぜですか？
よくある質問
セパレーターがないと、塩素回収器が空のままなのはなぜですか？
ここで選択した非隔膜式モデルでは、塩素は直ちに次亜塩素酸塩へ変換されます。部分反応やガスの逸散はモデル化していません。
気泡の数は気体の量を測定するものですか？
いいえ。気泡は活動状況を示す目印です。電荷から算出された数値の気体総量を使用してください。