基本介紹
定義,配置方法,電解飽和食鹽水,化學實驗套用,1.收集氯氣,2.吸收氯化氫氣體,3.降低某些反應的化學反應速率,其他用途,
定義
在一定溫度下，向一定量的水中加入食鹽，讓食鹽溶解，當加入的食鹽足夠多時，無法再繼續溶解食鹽，此時水溶液為食鹽的飽和水溶液，即飽和食鹽水。其主要成分為NaCl，屬於混合物。
配置方法
電解飽和食鹽水
飽和食鹽水中的NaCl完全電離，H2O部分電離（電離方程式為：NaCl=Na+Cl；H2O⇌H+OH），因而溶液中存在著Na、H、Cl、OH四種離子。給飽和食鹽水通電後，在電場力的作用下，帶負電的OH和Cl向陽極移動，帶正電的Na和H向陰極移動。在陽極，Cl比OH容易失去電子而被氧化成氯原子，氯原子兩兩結合成氯分子，放出Cl2，電極反應式為：2Cl-2e=Cl2↑（氧化反應）；在陰極，H比Na容易得到電子，因而H不斷從陰極獲得電子被還原為氫原子，氫原子兩兩結合成氫分子，放出H2，電極反應式為：2H+2e=H2↑（還原反應）。H在陰極上不斷得到電子而生成H2，導致H濃度下降，破壞了溶液附近水的電離平衡，使水的電離向生成H和OH的方向移動，因而水分子又大量電離成H（但根據勒夏特列原理，電離平衡的移動只會減弱H濃度減小的趨勢，因此H濃度不會升高）和OH，且生成OH的速率遠大於OH向陽極定向運動的速率。因此，陰極附近的OH大量增加，溶液中產生氫氧化鈉。綜上，實驗過程中分別在陰極與陽極放出H2與Cl2，陰極也同時生成NaOH。由於在陰極生成了NaOH（或者說OH），因此陰極的pH升高，呈鹼性，滴入酚酞時，溶液變紅。
圖1 在U型管中電解飽和食鹽水
電解飽和食鹽水的化學方程式為：2NaCl+2H2O==H2↑+Cl2↑+2NaOH ；離子方程式為：2Cl+2H2O==2OH+H2↑+Cl2↑。電解過程中，可能還會發生如下反應：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O ，則此時的總方程式為：NaCl+H2O==NaClO+H2↑ 。
工業上利用這個反應即可製取燒鹼、氯氣和氫氣。但在上述實驗中，電解產物之間能夠發生化學反應：NaOH溶液和Cl2接觸會生成NaClO和NaCl，H2和Cl2混合遇火或見光能發生爆炸（化學方程式為：H2+Cl2==2HCl）。所以在工業生產中，需要避免這幾種產物混合，因而常使反應在具有特殊構造的、帶有陽離子交換膜（不允許帶負電的Cl通過，允許帶正電的Na通過）的電解槽中進行。
電解飽和食鹽水的工業生產，叫作氯鹼工業。氯鹼工業是最基本的化學工業之一。
圖2 氯鹼工業示意圖
化學實驗套用
飽和食鹽水的實驗套用比較廣，這裡主要列舉3種並結合實驗實例進行說明。
1.收集氯氣
由於Cl2能溶於水，所以不能用排水法收集Cl2。Cl2的相對分子質量為71，空氣的平均相對分子質量為29，根據阿伏伽德羅定律的推論（同溫同壓下，氣體的摩爾質量之比等於氣體密度之比）可得，Cl2的密度比空氣的密度大，故可以用向上排空氣法收集Cl2。另外，Cl2溶於水後會產生Cl（離子方程式為：Cl2+H2O⇌H+Cl+HClO），然而飽和食鹽水中本身已有許多Cl且濃度已達飽和，溶液中很難再電離出Cl，也就是說Cl2的電離很難再向正反應方向進行，Cl2也就很難再溶解進飽和食鹽水中了。這個化學平衡原理其實也就是同離子效應。因此，也可以用排飽和食鹽水法收集Cl2。
2.吸收氯化氫氣體
雖然飽和食鹽水中已有大量Cl，但同時也有大量的水。由於HCl極易溶於水，所以HCl能溶於飽和食鹽水且幾乎全部溶解。故可以用飽和食鹽水吸收HCl。
例如，在利用二氧化錳和濃鹽酸的反應製取氯氣【化學方程式為：MnO2+4HCl(濃)==MnCl2+Cl2↑+2H2O】的實驗中，因為濃HCl易揮發，且在加熱時會有水蒸氣生成，就會有HCl和H2O混入Cl2中，往往不能得到乾燥純淨的Cl2，這樣就需要將HCl和H2O除去。由於除雜時選用的除雜試劑不能與目標產物Cl2反應，且不能引入新的雜質，而飽和食鹽水就不與Cl2反應但HCl能溶於飽和食鹽水，所以就用飽和食鹽水吸收HCl。濃H2SO4具有吸水性，且Cl2是酸性氣體，因此用濃H2SO4吸收水蒸氣。這樣就可以在實驗中收集到乾燥純淨的Cl2了。
其實也不難看出，飽和食鹽水可以用來提純一些情況下製得的Cl2。
圖4 加熱二氧化錳與濃鹽酸製取氯氣的反應裝置
·圖4說明：圖中NaOH溶液是用來吸收有毒的Cl2的。這樣可以有效處理尾氣，防止污染空氣。
3.降低某些反應的化學反應速率
在實驗室中，常利用電石【主要成分為碳化鈣（CaC2）】和水的複分解反應製取乙炔（CH≡CH）【化學方程式為：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+CH≡CH↑】。然而，如果用純水製取，反應速率非常快，不利於收集生成的CH≡CH。為了儘可能降低化學反應速率，需要使用分液漏斗（有旋塞），以控制滴加反應液的速率；另外，也要將純水換為飽和食鹽水，這樣做相當於降低了反應時水的濃度，也就降低了化學反應速率。
圖5 利用電石和水製取乙炔的反應裝置
·圖5說明：因為CH≡CH中含有不飽和鍵（重鍵）——碳碳三鍵，所以為了檢驗生成的CH≡CH，可以用KMnO4溶液(H)或溴水或溴的CCl4溶液，CH≡CH會使它們褪色。但由於電石中還會混有硫化鈣（CaS）和磷化鈣（Ca3P2）雜質，它們和水反應會產生硫化氫氣體（H2S）和磷化氫氣體（PH3）【化學方程式分別為：CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2S↑；Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3↑】，而H2S和PH3也會使KMnO4溶液(H)、溴水和溴的CCl4溶液褪色，這樣就需要將產生的氣體通過裝有CuSO4溶液的集氣瓶，將H2S和PH3除去（化學方程式分別為：H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4；11PH3+24CuSO4+12H2O=8Cu3P↓+3H3PO4+24H2SO4）。另外，需要注意的是這個反應的反應發生裝置不能使用啟普發生器，原因主要有四點：首先，電石雖然是塊狀固體，但遇水後就立刻變為粉末；其次，此反應會放出大量的熱，容易損壞啟普發生器；同時，反應十分迅速，使用啟普發生器難以控制反應速率；最後，反應後生成的石灰乳是糊狀的，容易堵塞啟普發生器。
圖6 啟普發生器
其他用途
飽和食鹽水可以用來卸妝、消毒殺菌、補水、治療電解質紊亂等。
