电解稀硝酸时阴极产物的探讨
江 省南京市金陵中 苏 学 210005 王海富
州大 范 院 扬 学师 学 225002 巍刘
有些中学老师认为，用惰性电极电解稀硝酸时，阴离子（
NO
3
-
、
OH
-
）向阳
极迁移放电生成
O
2
，而阳离子（
H
+
）向阴极迁移放电生成
H
2
，相当于电解水。
实际是不是这样呢？笔者用石墨作电极电解稀硝酸时，却意外地发现在阴
极附近不断产生的无色气体逐渐变成红棕色，电解液的温度升高，且电压越高，
硝酸浓度越大，气体变色的速率越快，电解液温度的变化也更明显。可见，在实
验中并不是
NO
3
-
、
OH
-
全部到阳极放电，
H
+
全部到阴极放电，相当于电解水的情
况。笔者认为该实验中
NO
3
-
在阴极上发生了还原反应，生成的
NO
遇空气变成了
红棕色的
NO
2
，从而出现实验中的现象。
为什么阴极上会生成了
NO
呢？笔者作了一点探讨。
1
、从理论放电电位来看，在阴极应该是电极电势最正的
NO
3
-
放电
在阴极可能的反应：
2H
+
+2e=H
2
E
o
=0.000 V
NO
3
-
+ 3e + 4H
+
= NO +2H
2
O E
o
=0.957 V
当硝酸浓度不在标准态时：
H
+
理论放电电位：
2
2
2
2
)/(
)/(
][
lg
2
0592.0
H
HH
o
HH
p
H
2
2
][
lg
2
0592.0
H
p
H
NO
3
-
理论放电电位
(
产物
NO)
：
NO
NONO
o
NONO
p
NOH ][][
lg
3
0592.0
3
4
)/(
)/(
3
3
NO
p
NOH ][][
lg
3
0592.0
957.0
3
4
如硝酸为
c mol/L
，忽略离子迁移对浓度的影响，则
C(H
+
)
≈
C(NO
3
-
) =c
，
假定
H
2
、
NO
处于标准态，则相应的理论放电电位为：
H
+
理论放电电位：
c
HH
lg0592.0
)/(
2
NO
3
-
理论放电电位
(
产物
NO)
：
cc
NONO
lg0987.0957.0lg
3
0592.0
957.0
5
)/(
3
也就是说，当硝酸浓度变化时，
NO
3
-
理论放电电位
(
产物
NO)
比
H
+
理论放
电电位高出：
- 1 -
c
cc
HH
NONO
lg0395.0957.0
lg0592.0lg0987.0957.0
)/(
)/(
2
3
当硝酸较稀时，此差值将会减小。但即使在
0.001mol/L
的硝酸中，
NO
3
-
理
论放电电位
(
产物
NO)
比
H
+
理论放电电位高出
0.839V
，所以无论在多么稀的硝
酸中，还是
NO
3
-
较易放电。
当然，电解时由于电极间电场的作用，产生阴阳离子的定向移动，可能在
阴极附近
NO
3
-
的浓度可能稍低于
H
+
的浓度，但是很难使两者放电的顺序发生颠
倒。
2
、即使有少量
H
+
放电，也不可能放出氢气
当提高电解池的电解电压时，可能同时满足两个离子的放电条件，但由于
下列化学反应的发生，也不可能见到氢气放出：
3H
2
＋
2HNO
3
＝
4H
2
O
＋
2NO
以上反应的标准电动势为
0.957V
，根据计算其平衡常数高达
10
97
，且电解
新产生的氢有较大的反应活性，反应速度较快，因而不可能放出氢气。
当然，如果用不同的导体作阴极，同时控制硝酸的浓度、温度、电流密度和
电解的电压等条件，在阴极上也可能会生成
N
2
、
NH
2
OH
、
NH
3
等物质。笔者认为
电解稀硝酸时的阴极产物取决于电解的具体条件。
表在发 《中 化 》学 学
2006
年第
8
期
- 2 -
