初中化学实验电解水实验的原理是什么?

如题所述

电解水实验是通过电流通入水中,将水分解成氢气和氧气的实验。其原理基于电解的化学反应。

在电解水实验中,将两个电极(通常是铂或不锈钢)插入到水中,一个电极连接正极(阳极),另一个电极连接负极(阴极)。当电流通过水时,发生以下两个反应:

1. 在阳极(正极):水中的氧化物离子(OH-)会接受电子,发生氧化反应,生成氧气(O2):
2H2O(l) O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

2. 在阴极(负极):水中的氢离子(H+)会释放电子,发生还原反应,生成氢气(H2):
4H+(aq) + 4e- 2H2(g)

通过这两个反应,水分子被分解成氧气和氢气,氧气产生在阳极,氢气产生在阴极。

需要注意的是,电解水实验中使用的水必须是纯净水,以避免其他杂质的干扰。此外,电解水实验产生的氢气和氧气是可燃的,需要注意安全措施,避免火灾或爆炸的风险。

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第1个回答  2023-06-26

我2000年左右,初一,化学里面讲到了制备氧气,我想电解水就有氢气和氧气,就自己去试了,亲自做过电解水实验,同时也学到了部分电极反应的知识,当时用的DC6V(DC就是直流的意思) 和 DC280V电压。

【注意事项】:

    要用直流电压;

    超过60V就不安全了,请做好防范措施,包括但不限于:绝缘手套、护目镜、耳塞、防电弧面屏、电弧防护服、防电弧手套;

    电源需要有保险丝,有能跳闸的开关;

    要用比较干净的水,推荐纯净水;

    推荐用石墨电极(用干电池正极碳棒,保持洁净即可)

【示意图】

【过程】

弄了一个广口罐头瓶,装了半瓶自来水,开始用的6V,直接铜导线剥了1cm当电极,结果正极几乎没有气泡,负极的氢气气泡也是很小(估计气泡直径0.2mm以下),甚至都不能叫气泡,就是很小的泡沫;很快(不到半小时)水变成蓝色了,正极的铜丝断了,瓶底出现了沉淀物,把带沉淀物的水煮沸,沉淀物变成了黑色,查了一下是氧化铜,说明之前瓶底沉淀物是氢氧化铜。然后又试了用铝丝做电极,一样是氢氧化铝;铁也试过一样,先是绿色后是红褐色的絮状物。最后用了电池芯,碳棒,这下正极也有气泡了,氧气。由于气泡太小太少,于是我调整电压,最高只能调到9V,气泡有增多,不明显。于是我自己用4个二极管一个400V 10uF电容做了一个桥式整流滤波电路,万用表实测电压为DC280V左右(千万不能短路或用手碰到!!),小心翼翼通电后,正负极碳棒上面的气泡冒的很多很快,就像水刚刚沸腾时那样,效果很不错,达到了我想要的效果。观察几分钟后,断电,收拾东西。作为一个农村娃,当时内心的喜悦和疑问,不知道该跟谁分享,后来跟读过高中的父亲说过,一些现象和原理他也说不清楚。再后来看到一本《中学生公式定理手册》,化学的电解反应部分略有提及,算是部分解惑了。那时还用DC6V电解过食盐水,那氯气的味儿(谨慎,氯气对人体有害),很久都忘不了,瓶子里都是淡绿色的氯气。

【总结】

推荐电压在24或48V(电压太低了看不到明显的气泡),电流1A左右为宜。纯净水电阻大,实际冒泡时电流很小的。其实干电池扔水里,也是有这个反应的,只是气泡太小看不见罢了。

电池需要妥善处理,不能扔饮用水或土壤里,否则有害物质进入土壤或饮用水,贻害子孙。

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