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[科普中国]-电解水实验

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电解水实验是一个测试水的组成的实验。根据电解时生成物的情况,电解可分为电解水型、分解电解质型、放氢生碱型、放氧生酸型等几种类型。水由氢、氧两种元素组成。水通电生成氢气、氧气。正极产生的是氧气,负极产生的是氢气。化学反应前后,元素种类不变。在化学变化中,分子可分成原子,而原子不可分,可构成新的分子。

实验装置水分子 H2O

氧分子 O2

【为增强水的电解性,可在水中加入少量稀硫酸、氢氧化钠溶液(一般不加氢氧化钠溶液,容易起泡沫)、硫酸钠溶液、硝酸钾溶液等】二氧化碳可以用来灭火。

电极(阳极必须为惰性电极,否则电极溶解而收集不到氧气,可以用铅电极)1。

实验现象试管内有气泡,与电源正极(氧气),负极(氢气)相连的试管产生的气体比值:1:2(熟记口诀:氢二氧一,阳氧阴氢)

但在一般情况下,氢气与氧气的体积比值一般大于2:1,原因有下面两种 :

1、氢气和氧气的溶解性的差别,氢气难溶于水,氧气不易溶于水(1L水30mL的氧气)但一小部分氧气溶于水,比值大于2:1。

2、电极氧化消耗了一部分氧气

ρO2=1.429g/L , ρH2=0.089g/L

(其中氢,氧两种分子数比值:2:1;氢气,氧气的质量比值:1:8;氢元素和氧元素的体积比:2:1)

有八个字简单概括是:正氧负氢。氢二氧一。

上述实验中发生的化学反应属于分解反应。

水由氢、氧两种元素组成。(注意:电解水实验产生的是氢气和氧气,不能说水由氢气和氧气组成(水是由氢元素和氧元素组成的),两者是不能相互交换的

水(分子)中,氢、氧两种元素的原子个数比为2:1,分子个数比2:1 体积比为2:1 质量之比为1:8

水通电生成氢气、氧气。

正极产生的是氧气,负极产生的是氢气。

化学反应前后,元素种类不变。

在化学变化中,分子可分成原子,而原子不可分,可构成新的分子。

有时实验结果不准确,原因如下:

1、氢气与氧气在水中的溶解度不同;

2、气体在电解器壁上的附着程度不同;

3、有副反应发生,消耗氧气2。

注意事项⒈纯水不导电,可在水中加入少量硫酸钠或氢氧化钠或稀硫酸增强导电性。

⒉在实验进程刚开始时,氧气和氢气的体积比与1:2不符,是因为氧气不易溶于水,但会溶解一小部分;氢气难溶,反应速率较慢,所以氧气较少。

3.一定要将电解槽中的空气排尽,关闭活塞。

如何验证如用排气法收集,则要用拇指堵住试管口一会儿,(试管口朝下)使试管内可能尚未熄灭的火焰熄灭,收集好后,用大拇指堵住试管口移近火焰再移开,声音很小则表明氢气很纯。如果听到尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯。这时需要重新收集和检验。氢气能够燃烧,可用燃烧着的小木条检验氢气,氢气燃烧时发出淡蓝色火焰,可能你会看见是黄色火焰,是因为装有氢气的容器中含有其他的化学物质,一般是元素钠的黄色。

如何区分能使带火星的木条复燃的是氧气,氢气可用燃着的木条。氢气燃烧会产生淡蓝色的火焰。(如果氢气太少可能只会有“嘭”一声,不会燃烧)

口诀正氧、负氢(正氧负氢) 正氧体小能助燃;负氢体大能燃烧。

对电极材料、电解液的选用对于电解质的选用和电解液的浓度,课本上是向水中加入硫酸或氢氧化钠,对于强电解质而言,在一定浓度范围内,电解质的浓度越大,导电能力越强。以氢氧化钠溶液为例,当氢氧化钠物质的量浓度为5mol/l(折合成质量分数约为20%)时电导率最大,导电能力最强,但溶液浓度太大,腐蚀性也强,结合实际应用,用10%左右的氢氧化钠溶液即可,硫酸溶液为5%即可3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学