電解水實驗

電解水實驗

電解水實驗是一個測試水的組成的實驗。根據電解時生成物的情況,電解可分為電解水型、分解電解質型、放氫生鹼型、放氧生酸型等幾種類型。水由氫、氧兩種元素組成。水通電生成氫氣、氧氣。正極產生的是氧氣,負極產生的是氫氣。化學反應前後,元素種類不變。在化學變化中,分子可分成原子,而原子不可分,可構成新的分子。

實驗裝置


水分子 H2O
氧分子 O2
【為增強水的電解性,可在水中加入少量稀硫酸、氫氧化鈉溶液(一般不加氫氧化鈉溶液,容易起泡沫)、硫酸鈉溶液、硝酸鉀溶液等】二氧化碳可以用來滅火。
電極(陽極必須為惰性電極,否則電極溶解而收集不到氧氣,可以用鉛電極)。
電解水實驗
電解水實驗

實驗現象


試管內有氣泡,與電源正極(氧氣),負極(氫氣)相連的試管產生的氣體比值:1:2(熟記口訣:氫二氧一,陽氧陰氫)
但在一般情況下,氫氣與氧氣的體積比值一般大於2:1,原因有下面兩種:
1、氫氣和氧氣的溶解性的差別,氫氣難溶於水,氧氣不易溶於水(1L水30mL的氧氣)但一小部分氧氣溶於水,比值大於2:1。
2、電極氧化消耗了一部分氧氣
ρO2=1.429g/L , ρH2=0.089g/L
(其中氫,氧兩種分子數比值:2:1;氫氣,氧氣的質量比值:1:8;氫元素和氧元素的體積比:2:1)
有八個字簡單概括是:正氧負氫。氫二氧一。
上述實驗中發生的化學反應屬於分解反應。
水由氫、氧兩種元素組成。(注意:電解水實驗產生的是氫氣和氧氣,不能說水由氫氣和氧氣組成(水是由氫元素和氧元素組成的),兩者是不能相互交換的
水(分子)中,氫、氧兩種元素的原子個數比為2:1,分子個數比2:1 體積比為2:1 質量之比為1:8
水通電生成氫氣、氧氣。
有時實驗結果不準確,原因如下:
1、氫氣與氧氣在水中的溶解度不同;
2、氣體在電解器壁上的附著程度不同;
3、有副反應發生,消耗氧氣。

注意事項


純水不導電,可在水中加入少量硫酸鈉或氫氧化鈉或稀硫酸增強導電性。
⒉在實驗進程剛開始時,氧氣和氫氣的體積比與1:2不符,是因為氧氣不易溶於水,但會溶解一小部分;氫氣難溶,反應速率較慢,所以氧氣較少。
3.一定要將電解槽中的空氣排盡,關閉活塞。

如何驗證


如用排氣法收集,則要用拇指堵住試管口一會兒,(試管口朝下)使試管內可能尚未熄滅的火焰熄滅,收集好后,用大拇指堵住試管口移近火焰再移開,聲音很小則表明氫氣很純。如果聽到尖銳的爆鳴聲,表明氫氣不純。這時需要重新收集和檢驗。氫氣能夠燃燒,可用燃燒著的小木條檢驗氫氣,氫氣燃燒時發出淡藍色火焰,可能你會看見是黃色火焰,是因為裝有氫氣的容器中含有其他的化學物質,一般是元素鈉的黃色。

如何區分


能使帶火星的木條復燃的是氧氣,氫氣可用燃著的木條。氫氣燃燒會產生淡藍色的火焰。(如果氫氣太少可能只會有“嘭”一聲,不會燃燒)

口訣


正氧、負氫(正氧負氫)正氧體小能助燃;負氫體大能燃燒。

實驗設備選用


對於電解質的選用和電解液的濃度,課本上是向水中加入硫酸或氫氧化鈉,對於強電解質而言,在一定濃度範圍內,電解質的濃度越大,導電能力越強。以氫氧化鈉溶液為例,當氫氧化鈉物質的量濃度為5mol/l(摺合成質量分數約為20%)時電導率最大,導電能力最強,但溶液濃度太大,腐蝕性也強,結合實際應用,用10%左右的氫氧化鈉溶液即可,硫酸溶液為5%即可。