你在生活中用过最高端的化学知识是什么?

不请自来。用食盐制备 84 消毒液抗击新型冠状病毒!对你没听错,就是吃的食盐,氯化钠。

答主在武汉,正好是新型冠状病毒的重灾区,在家蹲了好长时间,家里酒精用完了,也不敢出去买消毒液。

就尝试用食盐制取一些 84 消毒液,能起到一定的消毒作用。直接上图!!!

具体原理很简单,有高中物理和化学知识的朋友都应该知道。

用线圈可以将家用的 220 伏特的交流电降压,但是降压后依旧是交流电,而电解用的是直流电,所以答主焊接了一上午(手残),整了个整流器上去,可以转直流电,用电表量了下,3.8 伏特左右。

当然,你也可以用充电宝来当直流电源,效果也可以。

拥有电源后,你就需要电极了,视频中,我是用了一根碳棒,和一个曲别针。碳棒作为阳极,连接电源的正极。(碳棒是我从废旧干电池里面拆的,可以用 2B 铅笔笔芯代替)

通电后,烧杯里面就发生神奇的化学反应,食盐就变成 84 消毒液了。

通电后,阳极(连接电源正极的那个电极)上,就会产生氯气,而阴极会产生氢气和氢氧根。氢气不溶于水,所以大量冒出,视频里面冒泡泡最欢乐的那个电极就是阴极了。

溶于水的氯气接触到氢氧根后,就会发生神奇的化学反应。氯气中的氯发生歧化,生成氯离子和次氯酸根,而次氯酸根就是 84 消毒液里面的主要消毒成分!

就知道有人要化学方程式,写✍ 给大家了,放下面了,自提。

可以用蓝墨水检验产物,滴入几滴后,蓝墨水会完全褪色。次氯酸根将色素氧化掉了,同样它消毒的原理也就是利用了它的强氧化性。

电解半个小时后,碳棒会部分解离开,溶液会变浑浊,用卫生纸稍微过滤下,就可以装到小喷瓶使用啦~

注意

  1. 熊孩子请勿模仿,如要操作,请在专业人员指导下进行。
  2. 实验过程中,会析出部分的氯气和氢气,请放在通风条件下操作。
  3. 建议非专业人士不要操作,本实验还是具有一定危险性的!(不过也没有部分评论说的那么危险哈,一定要注意安全)
  4. 不建议在没有防护用具和通风橱的条件下进行化学实验,同时,在实验时具体安全规范请参照相应的实验室安全守则。

补充

哇,很多知友们赞,很开心!ヾ(✿゚▽゚)ノ,感觉大家比较关心电源,电极和操作方面的问题,我给大家整理了一下,希望喜欢哦(=^▽^=)电源有好几种方法可以代替,但是一定要记住必须是直流电。

一、关于电源

(1)手机充电器,废旧手机充电器一般可以提供 5V 左右的电压,可以把线充电线剪断剥离,找到正极和负极。

(2)充电宝,充电宝你拆开其实就是很多锂电池串联起来的,然后外面一个壳子。你把充电宝的正极和负极拿出来,可以当做电解池的电源。

(3)电瓶车的电池,这个也可以当做电源,不过电压比较大,电解的量可以很大。

二、关于电极

电极就是视频中导线连接的两个东西,其中电源正极连接的电极叫做阳极,我是用的一根碳棒作为电极材料的,电源负极连接的电极是阴极,阴极我用的是一枚铁的曲别针。其实最好是两个电极全部用碳棒。

(1)碳棒,碳棒是我在废旧干电池里面拆出来的,(好像是那个 1.5v 的南孚干电池),如果你用干电池的碳棒,在拆干电池的时候一定要注意安全,戴一次性手套。拆出的那个黑色圆柱棒就是碳棒。拆完后的其他东西(主要是锌皮,二氧化锰,氢氧化钾,基本没有毒性),用塑料袋包好,胶带缠绕好,贴上标签,放入【有害垃圾】垃圾桶

(2)2B 铅笔笔芯,用 2B 铅笔笔芯也可以当做电极材料,铅笔芯主要是用一些黏土和石墨做的,用这个比拆电池要方便多了,不过削铅笔也要好长时间。

三、操作细节

(1)放入通风环境操作。根据反应原理,这里面是有氯气和氢气生成的,氯气有毒,可对人的咽喉,肺部有伤害。氢气是可燃气体,爆炸极限比较广,所以制备环境要避免有明火,火星等火源出现。由于我的制备量很少,(食盐溶液不到 250mL)所以产生的氢气和氯气的量很有限,放在通风环境下面,没有问题。可以放在阳台,或者用电风扇吹走气体。

警告⚠️:如果制备量非常大,比如用的直流电压比较高,24V,然后制备的量很大,超过 5L,这样危险性就很高,就要考虑气体的处理问题。可以放一些瓶子收集起来,氢气可以直接放空,而氯气,可以用苏打,小苏打、氧化钙干燥包(旺旺雪饼里面的干燥粉用水溶解)等碱性物质(配成溶液)吸收。

(2)加盐达到饱和,最好用冰镇一下,加入部分苏打或小苏打。根据参考资料,反应温度控制在 20~30℃,溶液 pH 值大比较好(pH=12.5),因为溶液温度越高,次氯酸钠分解越快,此外碱性环境更容易束缚住生成的氯气。

(3)导线避免与溶液接触。导线连接电源和电极材料(碳棒),把碳棒放入液体中,但是碳棒上连接的导线(裸露的导线头)就不要放入溶液中,一般导线都是铜质的,放入溶液中,铜也会参与电解反应的,生成二价铜离子(蓝色)。而二价铜可以和溶液中的氯离子络合,变成绿色的络合物。所以如果直接把导线放入,溶液颜色会偏绿色。

(4)电解时间和检验。根据我的经验,电解时间控制在 15~20min 比较合适,(溶液量 250mL 左右)在电解过程中,析出的气体很快,会破坏电极材料(碳棒),最后碳棒会碎成渣,要用纱布或者卫生纸,过滤掉固体。得到的溶液,颜色是偏黄的,但是没有超市卖的 84 消毒液那么黄,并且次氯酸钠的浓度也没有 84 消毒液高,可以看做是稀释后了的 84 消毒液,也有一定消毒作用。

(5)避免两个电极在溶液里面接触。两个电极在溶液里面接触,就会导致电源短路,造成危险。所以我是用了两个夹子来固定电极的,让它们分开,不挨在一起。(经过我的短路测试,由于碳棒或者铅笔芯本身就有一定电阻,所以电源一般不会过载,但是还是要注意安全。)

四、答知友问

(1)为什么不能用交流电?

答:因为电解的一个必要条件就是直流电,保证电解能够稳定和持续的进行。电解过程中,溶液里面的一些离子会定向移动到相应的电极下,完成放电。用交流电会破坏这些离子的定向迁移,让电极材料附近的离子难以补充,不能保证持续和稳定的电解过程。

(2)氯气有毒,氢气爆炸,太危险了吧?

答:危险都是实实在在存在的,家里的水,电,气,在我们做实验人的眼里,都是危险源。危险是有相对性的,首先我的装置的制备量很少,产生的氢气和氯气有限,并且我保证在通风环境下,气体能及时吹散。“不谈剂量,都是在耍流氓”,量变才能引起质变。但是,我还是非常不赞同,熊孩子在家做这种实验,很容易出事。安全第一!!!

(3)这该多费电,成本太高了叭?!

答:哈哈哈,在紧急情况下用食盐制备消毒液还是相当有意义的。脑补一下,假如你在野外,然后肢体被划伤感染,消毒剂是很必要的物质。这种情况下,你可以用汽车电源,食盐,等做个电解池,生产一些消毒液,能够改善你的生存状况。

(4)制备出的 84 消毒液效果怎么样?

答:肯定不能和商店售卖的 84 消毒液相比,但是它也有一定的消毒作用。次氯酸钠的工业化生产主要用「液碱氯化法」,可以参考以下论文,其本质就是氯气和氢氧化钠反应,只不过对装置以及流程进行了很多优化。我这种简单的电解方法可以制备出具有一定消毒作用的次氯酸钠溶液,在紧急情况下可以参考一下,简单实用。

(5)答主你该剪指甲了!

答:啊啊啊,蹲家里好多天了,其实我是一个很爱干净的男孩子,别误会啦 o((⊙﹏⊙))o

最后,给奋斗在抗击新型冠状病毒一线的医护人员和工作人员表达感谢,希望知友们注意卫生,保持好的心态,一定要戴口罩!

(啊啊啊,我这个回答的专业徽章怎么木有了,难受想哭(。•́︿•̀。))

来源:知乎日报

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