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电解硫酸铜用2B铅笔做电极为什么会溶解? 第1页

  

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因为阳极上有氧气析出。


电解硫酸铜溶液,中学化学阶段一般认为反应是:


2CuSO4 + 2H2O = 2Cu↓ + O2↑ + 2H2SO4


Cu在阴极析出,O2在阳极逸出,实验时,阴极用石墨(碳棒)作为电极材料即可,但如果阳极也使用石墨作为电极材料,会受到强烈腐蚀。


中学化学中谈到的惰性电极往往就是Pt或者石墨(碳棒),Pt在大多数情况下都是惰性电极,但碳棒并非如此,如果Cl2在碳棒上析出,碳棒可看作惰性电极,但如果有O2在碳棒上析出,碳棒会受到强烈腐蚀,这时碳棒(石墨电极)就不能看作惰性电极了。


可以作一粗略理解:Cl2、O2等气体在电极上析出,首先是电解液中Cl-、OH-等离子放电,得到原子氯或者原子氧,再两两结合成Cl2或者O2气体。刚刚还原得到的原子氯或者原子氧(即初生态氧)有极强的反应活性,活性远高于Cl2或者O2气体。特别是原子氧或者初生态氧,会强烈腐蚀石墨生成CO2,加之很多石墨电极都是人造石墨(干电池中的碳棒就是),这种人造石墨内部并非完全致密的晶体结构,存在很多空隙,原子氧更容易对空隙处造成腐蚀,最终就会造成石墨电极表面腐蚀粉化,大量碳渣进入电解液沉淀。


石墨能在一定程度上耐Cl2的腐蚀,因此氯碱工业阳极可以用石墨电极,但在阳极析出氧气或者生成某些强氧化性物质(例如过硫酸根离子、高氯酸根离子等)的情况下,石墨会受到强烈腐蚀,此时阳极材料不能选用石墨。


实际上,电解CuSO4溶液制备稀H2SO4是不现实的,除了阳极材料难于选择之外,H2SO4在电解液中生成后,还可能发生副反应,即使用Pt作为阳极材料,这种副反应也难以避免,可参见笔者的一篇专栏文章和一个回答:





  

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