用电解KHSO4(硫酸氢钾)水溶液的方法制备K2S2O8(
过二硫酸钾工业)。电解将采用:(1)Pt电极;(2)高
电流密度;(3)低温;(4)饱和的HSO4-溶液。
在
电解液中主要含有K+、H+和HSO4- 离子,电流通过溶液后,发生电极反应,其中:
阳极反应: 2HSO4- → S2O82- + 2H+ + 2e
阴极反应: 2H+ + 2e → H2
在阳极除了以上的反应外, H2O被氧化为O2的反应也很明显:2H2O = O2 + 4H+ + 4e; E0 =1.23V。从
标准电极电位看,H2O的
氧化反应的发生优先于HSO4-的氧化反应。但实际上从水里放出O2需要的电位比1.23V更大,这是由于水的氧化是一个很慢的过程,这个动力学上的慢过程,需要外加电压(超电压)才能进行,而且这个慢反应的速度受发生这个氧化反应的电极材料的影响极大。
如果水放出氧的副反应没有超电压,物质在水中的氧化反应便不能实现,正是由于氧的超电压使物质在水中的氧化反应可以进行。因为氧在Pt上的高的超电压,选择Pt作为阳极材料,能使O2的生成限制在最小程度,并使K2S2O8最大限度地生成。其次,调整电解的条件以增加氧的超电压是有利的,因为超电压随电流密度增加而增大,所以采用较高的电流。此外,假如电解在低温下进行,因为反应速度减慢,水被氧化这个过程的速度也会变小,所以低温对K2S2O8的形成有利。最后,提高HSO4-的浓度,能使K2S2O8的产率变大。