电解水实验

电解水实验篇1

　　关键词： 电解水 实验条件 装置改进

　　一、问题的提出

　　“水的组成”是通过“电解水”实验，在阴阳两极收集到氢气与氧气，且体积比为2∶1来证明的。“电解水”实验需用霍夫曼电解器才能收到好的效果。由于霍氏电解器价格昂贵，因此常用简易装置来电解水。但用教科书上的简易装置电解水，实验效果非常不理想，缺点很多。如将收集气体的试管放入或取出时，手会被电解液腐蚀，还会将杂质带入电解液中；另外检验氢气、氧气的体积时操作很不方便，效果很差，只能看到电解现象，不能准确量出氢气、氧气的体积比，给教学带来很多不便。因此，我们实验小组针对“电解水“实验进行了深层次的探究与讨论，并对实验装置进行了改进。

　　二、研究方法与内容

　　1.实验原理

　　水是弱电解质，内部存在电离平衡。

　　①HO=H+OH

　　②H+OH=HO

　　v①=v②

　　在直流电作用下，放出氢气与氧气，氢离子与氢氧根离子不断减少，打破平衡体系，使水不停地电离，且v①＞v②，所以反应不断进行。

　　阳极反应：4OH-4e=2HO+O

　　阴极反应：2H+2e=H

　　总反应：2HO2H+O

　　2.实验仪器及药品

　　药品：氢氧化钾固体、98%浓硫酸、自来水

　　仪器：电子天平、容量瓶（500ml）、烧杯（500ml、1000ml）、玻璃棒、直流电源、止水夹、注射器（10ml、50ml）、铁架台（带铁夹）、大头针、导线

　　3.实验装置改进

　　如图：

　　注：大头针与导线连接处使用塑料输液管密封，防止电解液也导线接触，腐蚀导线。

　　4.实验方法与步骤

　　将烧杯中倒满电解液，连接电极，装置如图，吸电解液至止水夹处（试管中不能留有气泡）。通电一段时间后，记录氢气、氧气的体积。改变电解液浓度、电压分别进行实验，再记录氢、氧气体的体积。

　　（1）准确称量氢氧化钾固体12.5g、25g、50g、100g，分别配置成1000ml的氢氧化钾溶液。

　　（2）准确量取98%的浓硫酸12.5ml、25ml、50ml、100ml，分别配置成1000ml的硫酸溶液。

　　（3）向烧杯中倒入电解液，安装实验装置。吸电解液至止水夹处（试管中不能留有气泡）。接通电源，调节电压至12v，计时5min，断开电源，记录氢气、氧气的体积。

　　（4）分别调节电压至18v、24v、30v，重复以上实验，记录数据。

　　三、研究数据处理与分析

　　通电时间5min，不同浓度KOH在不同电压下对水电解的影响：

　　通电时间5min，不同浓度HSO在不同电压下对水电解的影响：

　　理论上电解水时产生的H和O的体积比应该是2∶1，但实际上H的体积往往超过两倍。产生这一误差的原因是多方面的，主要有：两个集气管中水柱压力不相等；氢氧两种气体在电解液中的溶解度不同；在相同温度和压力下，氧气的溶解度比氢气大，还有电极上会发生一些副反应。例如，用自来水配置KOH做电解液，因溶液中含有Cl，阳极放出氧原子与Cl生成ClO，消耗部分氧气；若使用稀HSO做电解液，则有下列副反应发生：

　　HSO=H+HSO

　　在阴极：2H+2e=H；在阳极：2HSO-2e=HSO（过二硫酸）

　　HSO+HO=HSO+HSO（过一硫酸）；HSO+HO=HO+HSO

　　生成的过氧化氢在酸性溶液环境中较稳定，不易分解放出氧气，使放出的氧气量减少。

　　四、研究结论

　　综上实验结果可知，电解水实验的较好条件是：氢氧化钾的浓度以12.5g/L，电源电压在12v至18v之间时最佳。（用稀硫酸做电解液，虽然水的电解速率较快，但误差较大，不宜采用。）用改进的实验装置，在最佳的实验条件下，电解水的实验效果与用霍夫曼电解器同样理想。

　　另外，在实验时还应注意下述情况：由于氢气、氧气在水中的溶解度不同，如在20℃时，氧气的溶解度为31ml/L，而氢气为18.2ml/L；再则，阳极材料被氧化要消耗一部分氧气，因此在正式实验前，应先进行一次预电解，使氢气、氧气在电解液中饱和，同时使阳极表面氧化形成一层保护膜，在以后和各次实验使用时，不需要调换正、负电极。

　　参考文献：

　　［1］课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心。义务教育课程标准实验教科书（化学）［M］北京：人民教育出版社，2006.

　　［2］西南师范学院化学系。中学化学教学法实验［M］。北京：高等教育出版社出版，1986.

　　［3］王希通。化学实验教学研究［M］。北京：高等教育出版社出版，1990.

　　［4］宋萍，雷复天。电解水实验［M］。青海师专学报，2001，（01）。

电解水实验篇2

　　因此，如何在学生实验中使现象更加明显，减少有害气体对环境的污染，并且可使实验易于控制成为该实验改进的焦点。教学实践表明该实验的微型化有利于解决上述存在的问题，非常适应边讲边学和化学活动课程教学的需要，同时能很好的应用电解原理来解释实验现象。

　　一、实验用品

　　饱和食盐水、淀粉碘化钾试纸、无色酚酞、洗涤剂、大头针2根、青霉素小药瓶、药片壳、电池盒(四节5号电池)、一次性注射管(带有针头)、导线、火柴。

　　二、实验步骤

　　1　在青霉素小药瓶中装入饱和食盐水。

　　2　将大头针和一次性注射管分别插入青霉素小药瓶上方的塑料盖(切不可将大头针相碰)。

　　3　将一根大头针与电池盒的负极相连，另一根与电池盒的正极相连，然后装上电池，立即有大量气泡放出，观察到与正极相连的大头针附近大量的黄绿色气体，并有少许刺激性气味，将潮湿的淀粉碘化钾试纸放在管口，试纸变蓝。

　　4　待气泡均匀产生时，用洗涤剂吹气泡，然后用火柴点燃气泡，会听见轻微的爆鸣声，不断重复。

　　5　打开瓶盖，加入1～2滴无色酚酞试液，药瓶中的溶液会变红。

　　6　实验完成，拿掉一节电池，则停止反应。

　　三、实验装置

　　四、装置特点

　　1　在验证电解产物H2、Cl2混合爆炸时，该装置安全，没有危险，便于控制。

电解水实验篇3

　　一、化学反应的实质

　　从微观角度看水分子分解时生成了氢原子和氧原子，两个氢原子结合成一个氢分子，很多氢分子聚集成氢气；两个氧原子结合成一个氧分子，很多氧分子聚集成氧气。从而说明在化学反应里，分子可以分成原子，而原子不能再分。化学反应的实质是，（原物质）分子分裂成原子，原子再组合成（新物质）分子。

　　二、某化合物是由哪些元素组成

　　从宏观角度看：水电解的产物只有氢气、氧气两种物质，所涉及的元素也只有两种且都来源于水，说明水是由氢氧两种元素组成的化合物。由此可解释：化合物是由哪些元素组成。

　　例1 某化合物燃烧生成H O和CO 。该化合物一定含有 元素，可能含有 元素。

　　解析：该化合物用X表示，燃烧的实质是与氧气反应，故有X+O2 H O+CO ，产物两种，所涉及元素三种，其中的碳氢两元素一定来自X，氧元素的来源既可能来自X，也有可能来自空气中的氧气。故答案为：碳、氢，氧。

　　例2 某化合物46g，完全燃烧生成54g水，88g二氧化碳，故此化合物中含 元素。

　　解析：首先肯定该化合物中含有碳、氢两元素，是否含有氧元素由计算可知：该化合物用Y表示，故有Y+OH O+CO ，由54g水可计算出含氢06g，由88g二氧化碳可计算出含碳24g，故产物中碳氢质量和：24g+06g=3g，而该化合物为46g，说明该化合物中还含氧元素且质量为46g-3g=16g，故答案为：碳、氢、氧。

　　三、化合物中各元素质量比

　　电解水实验结果是产生氢气和氧气，体积比为2∶1，又知氢气、氧气两气体密度分别为00899 g/L，1429 g/L，由此可计算出两元素质量比：设电解水实验产生氢气为2L，则与此同时产生氧气为1L。

　　m(H )=2L×00899g/L=01798g

　　m(O )=1L×1429g/L=1429g = ≈ 。

　　其他化合物中各元素质量比呢？如前面例2……

　　四、解释如何确定化合物的化学式

　　由电解水实验结果，如在上面已确定水是由氢氧两种元素组成且质量比为1∶8，那么各元素原子之间的个数比呢？

　　设水的化学式为HmOn，则 ==

　　故水的化学式为H O。

　　例3 核糖相对分子质量为150，其中含碳40%，氢67%，其余为氧，则核糖化学式为。

　　解析：已知化合物由三种元素组成，设其化学式为CxHyOz如其质量为100g，则碳元素质量为40g，氢元素质量为67g，氧元素质量为533g。由此可推出x∶y∶z=1∶2∶1.又因核糖相对分子质量为150，简式为CH O，各元素相对原子质量总和为30，故原子个数应同时扩大5倍，故其化学式为C H O 。

电解水实验篇4

　　1改进实验装置的目的

　　教材中的电解水装置有如下缺点：重心太高，不稳定；玻璃制品，易损坏；价格高，不适合普遍使用；反应慢，实验用时长。研制新的电解水装置，能够快速安全准确地完成实验，是教学所需。

　　2实验用品

　　学生电源、导线、止水夹、3套自制的电解水发生器（浮沉式电解水发生器、压水式电解水发生器、压气式电解水发生器）。

　　3实验装置

　　实验装置如图1所示。

　　4改进实验的原理说明

　　4.1浮沉式电解水发生器

　　由烧杯、碳棒电极、带刻度的塑料管（电极固定在可浮动的带有刻度的塑料管上）构成。当进行电解水时，先将电极上的塑料管按压至液面以下，使塑料管内没有气体，用止水夹夹住塑料管上端的导管。连接电源正负极的电极会产生气体，读气体的体积时，应使塑料管内的液面相平，这样可以保证两塑料管内气体压强相等，读数准确。需要收集气体时，只要轻轻下按塑料管，打开止水夹即可。

　　该改进装置的优缺点：取材方便，实验现象明显，反应速度快，读数更准确；但是由于电极上的塑料管长度限制，收集气体的体积只能在15 ml之内。在电极的选择上，最好使用铂电极，但是铂电极在生活中不常见，所以采用了生活中易得的碳棒做电极。为了提高实验的精确度，笔者对碳棒电极进行了加工，负极为碳棒，正极为碳棒缠绕镀镍的回形针，这样使得实验结果和理论上完全吻合。

　　4.2压水式电解水发生器

　　由烧杯、水袋、碳棒电极、带刻度的透明塑料管构成（塑料管上端有导管）。实验前，应保证水袋的密闭性。进行电解水实验时，轻轻挤压水袋，当水柱上升至完全充满塑料管时夹上止水夹，接通电源正负极，开始电解水实验。读取气体的体积时，先使两塑料管内液面相平，这样可以使两塑料筒内气体压强相等，再根据塑料管上的刻度读取气体体积。需要收集气体时，打开止水夹，轻轻挤压水袋即可。

　　该改进装置的优缺点：取材方便，现象明显，精确度高，反应速度快；但是由于带刻度塑料管长度限制，收集气体的体积只能在15 ml之内。

　　4.3压气式电解水发生器

　　由玻璃瓶、透明塑料管、手动压气泵、碳棒电极构成。进行电解水实验之前，轻轻挤压气泵，水柱上升，当塑料管内充满水柱时夹上止水夹，接通电源正负极，开始电解水实验。可以使用刻度尺测量气体长度，了解气体体积之比。需要收集气体时，打开止水夹，轻轻挤压气泵即可。

　　该改进装置的优缺点：取材方便，现象明显；但是由于透明塑料管没有刻度，实验中需要悬挂刻度尺，精确度不高。

　　5实验方法步骤说明

　　5.1浮沉式电解水发生器

　　进行电解水时，先将电极上套的塑料管按压至液面以下，使塑料管内没有气体，用止水夹夹上塑

　　料管上端的导管。连接电源正负极的电极后产生气体，读数时使塑料管内液面和烧杯内液面相平，根据管上的刻度读取气体的体积。进行气体的收集和验证。

　　5.2压水式电解水发生器

　　进行电解水实验时，轻轻挤压水袋，当水柱上升完全充满塑料管时夹上止水夹，接通电源正负极，开始电解水。读取气体的体积时，先使两塑料管内液面相平，再根据塑料管上的刻度读气体体积。进行气体的收集和验证。

　　5.3压气式电解水发生器

　　进行电解水实验之前，轻轻挤压气泵，水柱上升，当塑料管内充满水柱时夹上止水夹，接通电源正负极，开始电解水实验。使用刻度尺测量气体长度，了解气体体积之比。进行气体的收集和验证。

　　6实验创新点和意义

　　3套自制的电解水实验发生器，从3种不同角度制作。操作简单、安全，现象明显，可以多次重复操作，适合学生实验时广泛使用。

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