飽和食鹽水

在一定温度下，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。

室温條件下，向每100mL的水加入大於等於36g NaCl並使其自然溶解即可。但NaCl的溶解度會隨着温度的變化而變化，温度升高，溶解度也會稍稍升高，所以需要關注温度對配置的影響。

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^- ），因而溶液中存在着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（或者説OH^-），因此陰極的pH升高，呈鹼性，滴入酚酞時，溶液變紅。

電解飽和食鹽水的化學方程式為：2NaCl+2H₂O=^通電=H₂↑+Cl₂↑+2NaOH ；離子方程式為：2Cl^-+2H₂O=^通電=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=^通電=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=^{點燃/光照}=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説明：進入電解槽陰極室的為含少量氫氧化鈉的水，目的是在保證不引入新的雜質的同時增強水的導電性。

飽和食鹽水的實驗應用比較廣，這裏主要列舉3種並結合實驗實例進行説明。

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（同温同壓下，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^-，也就是説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。

例如，在探究甲烷（CH₄）與氯氣在光照條件下的反應（甲烷的滷代反應）時，就是用排飽和食鹽水的方法用導管向量筒中通入Cl₂和CH₄以收集它們的。

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制取氯氣【化學方程式為：MnO₂+4HCl(濃)=^Δ=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説明：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。

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説明：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啓普發生器，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，容易損壞啓普發生器；同時，反應十分迅速，使用啓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，容易堵塞啓普發生器。

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。