利用陽(yáng)極反應(yīng)而發(fā)生的氧化還原反應(yīng)

利用電極反應(yīng)而引發(fā)的氧化還原反應(yīng)

紹興一中分校吳文中在同一電解槽中，陰極和陽(yáng)極同時(shí)得到各自的產(chǎn)物，利用產(chǎn)物的氧化性或者還原性合成目標(biāo)產(chǎn)物，其優(yōu)點(diǎn)為：1)可以提高電流效率，理論上可以達(dá)到200%；2)由于陰、陽(yáng)極可同時(shí)產(chǎn)出產(chǎn)品，大大提高電合成的時(shí)空效率；3)與應(yīng)用于工業(yè)化的單極反應(yīng)相比，可降低生產(chǎn)成本、節(jié)省電能，并提高電能效率；

歸納如下：【例題1】尿素[CO(NH2)2]是首個(gè)由無機(jī)物人工合成的有機(jī)物。人工腎臟可用間接電化學(xué)方法除去代謝產(chǎn)物中的尿素，原理如圖。

陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl－－2e－==Cl2↑，氧化還原反應(yīng)：CO(NH2)2+3Cl2+H2O==N2+CO2+6HCl【例題2】電解氯化亞鐵溶液，陽(yáng)極區(qū)為氯化亞鐵和氯化鈉的混合溶液，陰極區(qū)為氯化鈉溶液，中間為陽(yáng)離子選擇性交換膜（可以做到只允許鈉離子通過，不允許氯氣分子、鐵離子和亞鐵離子通過）。

陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl－－2e－==Cl2↑，氧化還原反應(yīng)：2Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-

【例題3】電解裝置如圖所示，電解槽內(nèi)裝有KI和氫氧化鉀溶液，中間用陰離子交換膜隔開。陽(yáng)極的作用就是把I-不斷轉(zhuǎn)化為I2。陽(yáng)極反應(yīng)：2I－－2e－==I2↑氧化還原反應(yīng)：3I2＋6OH-＝IO3-＋5I-＋3H2O

工業(yè)上利用該原理可制備食品級(jí)的碘酸鉀

【例題4】含鉻廢水處理：金屬鐵為陽(yáng)極，石墨為陰極。調(diào)節(jié)PH值，除去重鉻酸根離子。

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe－2e－==Fe2+，氧化還原反應(yīng)：6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O，由于陰極的H+消耗，陰極附近pH升高后，Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀。

工業(yè)上利用該原理可以除去廢水中的重鉻酸根離子。

【例題5】工業(yè)上電解得到高鐵酸鈉溶液（如下圖）。其電解質(zhì)為30%～50%NaOH溶液，并在恒溫槽溫度保持在50℃以下，電解適應(yīng)的時(shí)間后，往電解后的溶液中加入固體氫氧化鉀，即可得到沉淀K2FeO4。

鐵酸鉀電解法制備是通過店家鐵為陽(yáng)極的強(qiáng)堿性氫氧化物溶液來實(shí)現(xiàn)的，其機(jī)理如下：以鐵片為陽(yáng)極，金屬鎳為陰極，在外加電源的作用下電解氫氧化鈉溶液。陽(yáng)極：Fe－2e－==Fe2+，在氫氧化鈉溶液作用下轉(zhuǎn)化為FeO42-陰極：產(chǎn)生氫氣并得到氫氧化鈉電解完成后，再加氫氧化鉀溶液，得到溶解度較低的K2FeO4

【例題6】電解溴化鈉得到游離態(tài)的溴能把葡萄糖氧化成葡萄糖酸后，本身被還原成溴離子，在電場(chǎng)的作用下，溴離子向陽(yáng)極移動(dòng)，失去電子成為Br2重新氧化成葡萄糖得到葡萄糖酸，這使得NaBr能夠被重復(fù)使用。陽(yáng)極：2Br-－2e-=Br2

陰極：2H++2e-=H2↑

氧化還原反應(yīng)：

工業(yè)利用該原理可以把葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，效率很高?！纠}7】電解得到乙醛酸.(1)陽(yáng)極：陽(yáng)極液是乙二醛和鹽酸，陽(yáng)極的反應(yīng)是：2Cl--2e-=Cl再進(jìn)行間接氧化：

從而在陽(yáng)極區(qū)得到了乙醛酸.

【例題8】陰極：陰極液是順丁烯二酸酐和氯化鈉(支持電解質(zhì))的水溶液，反應(yīng)如下：首先是順丁烯二酸酐水解生成順丁烯二酸：隨著在陰極上發(fā)生的氫離子還原反應(yīng)：2H++2e=H2順丁烯二酸再進(jìn)行加成反應(yīng)：陰陽(yáng)極的總反應(yīng)是：

【例題9】成對(duì)電解合成乙醛酸(1)實(shí)驗(yàn)原理陰極：電解草酸生成乙醛酸HOOC-COOH+2H++2e—→HOOC-CHO+2H2O

陽(yáng)極：電解乙二醛生成乙醛酸2C1--2e—→Cl2

OHC-CHO+Cl2+H2O—→