水的电解实验

水的电解实验

【范文精选】水的电解实验

【范文大全】水的电解实验

【专家解析】水的电解实验

【优秀范文】水的电解实验

范文一:水的电解实验

水的电解实验

水分子 H2O

氧元素 O2

氢元素H2

【为增强水的导电性,可在水中加入少量稀硫酸或氢氧化钠溶液(一般不加氢氧化钠溶液,容易起泡沫)】

实验装置:水槽、试管、直流电、电极(正极必须为惰性电极,否则电极溶解而收集不到氧气,可以用铅电极)

电源:通常为12V的直流学生电源。

实验现象

试管内有气泡,与电源正(氧气),负极(氢气)相连的试管产生的气体比值:1:2 ρO2=1.429g/mL , ρH2=0.089g/mL

(其中氢,氧两种分子数比值:2:1;氢气,氧气的质量比值:1:8)

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。

在上图的装置里,我们可以知道氢气多的是负极,少的则是氧气。氢多氧少

气体检验:等收集较多气体后,设法从水槽中取出试管(应堵住试管口)进行检验:用带火星的木条检验试管1中的气体,发现它能使带火星的木条复燃,说明是氧气。试管2中的气体移近火焰时,气体能燃烧,火焰呈淡蓝色。这是氢气。

反应方程式

水 (通电)→氢气 + 氧气

(H2O) (H2)(O2)

结论

水由氢、氧两种元素组成。

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8:1.

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,而原子不可分。

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。

...

如何验证氢气是纯正的

如用排气法收集,则要用拇指堵住试管口一会儿,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。

如何区分两种气体

能使带火星的木条复燃则是氧气,能燃烧且会产生淡蓝色的火焰的则是氢气。(如果氢气太少可能只会有“扑”一声,不会燃烧)

讨论:

1. 在水的电解实验里,有新物质生成吗?水发生了什么变化?

答:生成氢气和氧气 水电质量变小了,温度变高了

2. 参与反应的元素种类有无变化?

答:无变化

应注意的问题:

1 为了增强水的导电性,有时可在水中加入适量的稀硫酸或氢氧化钠溶液 2 电解水所用的电源为直流电

3 有时收集的气体量较少时,当检验氢气时,可能只发出爆鸣声,而看不到蓝色火焰

4使用氢气时一定要注意安全,点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度。

范文二:电解水实验

电解水实验

【知识点的认识】电解水实验如图所示

一.实验器材:水槽、试管、直流电、石墨电极(正极不能用铜等金属或与氧气反应的电极)、12V的直流学生电源.

二.该实验结论或推论有:

①水由氢、氧两种元素组成.

②水(分子)中,氢、氧两种元素的原子个数比为2:1,两气体的分子个数比为2:1、体积比为2:1.

③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.该反应的化学方程式为2H2O通电¯2H2↑+O2↑.

④化学反应前后,原子种类、个数不变,元素种类不变.

⑤在化学变化中,分子可分,而原子不可分.

⑥化学反应的实质是在化学变化中分子分解成原子,原子重新组合成新的分子(或聚集后直接构成物质)

⑦分子是保持物质化学性质的最小粒子.

⑧原子是化学变化中的最小粒子.

⑨氧气是由氧元素组成;氢气是由氢元素组成.

⑩水是由水分子构成的;一个水分子是由二个氢原子和一个氧原子构成;一个氢气分子是由二个氢原子构成;一个氧气分子是由二个氧原子构成.

⑾水是纯净物中的化合物中的氧化物,氧气和氢气是纯净物中的单质.

⑿该实验中发生的化学反应属于分解反应.

三.电解水时的误差分析,即氧气、氢气的体积比小于1:2,其原因主要有如下三个:

(1)氧气、氢气在水中的溶解度不同造成的.由于氧气的溶解度比氢气的稍大些,导致氧气、氢气的体积比小于1:2.

(2)(2)电极的氧化造成的.当使用金属电极进行实验时,由于氧气的化学性质比较活泼,所以有可能有一部分氧气在电极处与电极发生了反应,使氧气损耗了一部分;导致氧气、氢气的体积比小于1:2.

(3)(3)电极产生副反应等造成的.如用稀硫酸溶液作电解液,可能会有下列副反应发生:H2SO4=H++HSO4-,在阴极:2H++2e=H2;在阳极:2HSO4--2e=H2S2O8(过二硫酸),H2S2O8+H2O=H2SO4+H2SO5(过一硫酸),H2SO5+H2O=H2O2+H2SO4;生成的过氧化氢在酸性溶液中较稳定,不易放出氧气.从而使生成的氢气增多了,导致氧气、氢气的体积比小于1:四克服的办法

在电解液中加入碱比加入酸的误差会小些.或者事先将电解液用氧气饱和,可以消除因溶解度不同而产生的误差,或者电极不能是金属或易与氧气、氢气反应的

范文三:电解水实验

设计实验课程论文

题 目:电解水实验教学研究 学生姓名: 导师姓名: 院 别:化学与材料科学学院 系 别:化学 专 业:化学教育 年 级:2009级

学 号: 09060446029 09060447001

09060447002 09060447003

完成日期 2012年 4月 24日

电解水实验教学研究

摘要:目前电解水实验是中学化学一个非常重要的演示实验。该实验不仅为探究水分子的构成提供了有用资料,而且有利于学生认识构成物质的微粒(原子、分子)之间的关系,有利于学生理解化学反应的实质和质量守恒定律。在现行的实际操作中,用纯水电解无论用何种材料做电极,外加电压加大至12V,要收集到一定体积氢气和氧气都需要较长的时间,即实验效果不明显。因此,为使实验效果明显,中学教师往往会加人一定浓度的NaOH或H2SO4溶液。因而影响该实验效果的因素有电极材料、外加电压、温度,还有加入的NaOH或H2SO4的浓度等。

一、前言

理解在不同电解质环境中电解水的原理及其规律;了解水的元素组成及其比例;通过本实验进一步理解电能与化学能之间的关系;了解电解质对电解的作用;探究各因素对电解水实验的影响,寻求最优实验条件;掌握正交实验法探究实验条件的原理及操作;培养学生“以教师姿态”做好实验的准备工作以及进行演示的初步能力;了解人类认识物质世界的过程和方法,培养学生科学探究的精神。

二、实验原理:

1、正交实验设计是安排多因素实验、寻求最有水平组合的一种高效率实验设计方法。通过对部分实验结果的全面分析了解全面实验情况,找出最优水平组合。 2、水可以被直流电源还原和氧化,负极还原为氢气,正极氧化为氧气,理论上氢氧比例为2:1。水中存在氢离子和氢氧根离子,在通电的情况下,氢离子向负极移动,而氢氧根离子向正极移动,氢离子得负极电子而变成氢气,氢氧根在水参与下失去电子而得到氢离子和氧气,得到的氢离子又移向负极,从而接通外部电源成为回路。

电解水方程式:

产生的氧气和氢气体积比为2∶1。纯水导电能力不强,电解速度慢,所以要改善这个问题,加快电解速率,可加适量的稀硫酸等电解质来增强水的电解能力。而电解液浓度、电极材料、两电极间的距离和电压都是影响实验的因素。

三、实验仪器与试剂

实验仪器:低压直流电源、 碳棒、铁丝、保险丝、量筒 试剂:硫酸 5%、10% 、15%

四、实验部分 1、实验装置图

图1 电解水装置图

2、按上图组装仪器。

3、取电解溶液装入水槽并装满试管。 4、连接好电源、导线、开关。

5、闭合开关同时开始计时。观察实验现象并记录收集到6ml H2时所用时间以及收集到的O2的体积。

6、按表5—1进行实验。

7、试验结束后,先打开开关。最后整理台面。 实验水平的确定:

在试验中,由于因素所处的状态和条件不同,可能引起指标的变化,因素的这些态和条件称为水平。

2 3

6 8 10% 15%

铁钉 碳棒 保险丝

12 18

五、实验结果与记录:(以收集H2体积6+-0.3mL为终点记录时间)

实验讨论:

1、得到的氢气:氧气体积之比可能不是2:1,原因有可能是漏气,所以要在实验过程中注意检验装置的气密性。

2、由于氢气、氧气的溶解度不同,可能会引起实验误差。

3、检验氢气时要检验氢气的纯度,方法是收集氢气在试管中,用拇指堵住试管口,管口向下移近酒精灯火焰,松开拇指点火,如果听到尖锐的爆鸣声,表明氢气不纯,需要再收集,再检验,直到听到轻微的响声,才表明氢气已经纯净。

六、参考文献

1.电子工业部第十设计院.氢气生产与纯化.黑龙江科技出版社,1983.

2.中国动力工程学会工业气体专委会,中国通用机械气体分离设备行业协会.94 工业氢气的制取和净化技术交流会论文集,1994. 3.湖南省工业气体专委会.水电解制氢氧,1996.

4中国工业气体专业委员会.氢能技术研讨会论文集,2002. 5.中国动力工程学会工业气体专委会,中国通用机械气体分离设备行业协会.制氢技术交流会论文集,2003.

6.中国工业气体协会氢气专业委员会.氢气生产、技术、经验交流会文件汇编,2004.

7.Teledyne Energy Systems INC.USA.Specifications of Teledyne Titan HM Gencrator Series,2003.

范文四:电解水实验结果的“解释”

电解水实验(图1)的结果是:水通过直流电作用产生了氢气和氧气,它们的体积比(约)为2∶1。根据这一结果,可解释以下几个方面:

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 。

化合物的化学式,都是由实验测定来确定的。即确知它是由哪些元素组成及其质量比(或质量分数),再通计算求出各元素原子间的个数比,这样,就可得该化合物化学式。但在初学化学时,则是应用元素化合价来推求化合物的化学式(见课本),而且这种方法仅适用于求出无机化合物的化学式。

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

范文五:电解水实验结果的“解释”

李力 ・

电解 水实 验 ( )的结 果是 :水通 过 直 流 电  图1

作用 产 生 了氢 气 和 氧气 ,它 们 的体 积 比 ( )为  约

21 :。根据这 一结 果 ,可解释 以下 几个方 面 :

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 , ( 物 质 )分 子 分 裂 成 原 子 ,原子 再    原 组 合成 ( 物质 )分子 。 新

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  图 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 l 某 化合 物燃烧 生成H, 和C ,   O 0 。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

上 . 陋

X+ O  !

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46 ,完 全燃 烧 生成 5 g ,8 g .g .水 4 . 二氧 化 碳 ,故  8 此化合 物 中含  元素。

1 7

1  8

解析 :首先肯定 该化合 物 中含有碳 、氢纳 元素 ,是 否含有 氧 元

素 由计 算 可知 :该化合 物 用Y 示 ,故 有Y+ ,  一H O C ,南 表 0一 , + O,   5 g 可计算 出含 氢06 ,由8 g2氧化碳 可 汁算 Ⅲ含 碳24 ,故产  . 水 4 . g . - 8 . g

物 中碳氢 质量 和 :24 + . = g . 06 3 ,而 该 化合物 为46 ,说 明该化 合物  g g .g 中还 含氧 元素且 质 量为46 一 g 1 g . 3 = . ,故答 案 为 :碳 、氢 、氧。 g 6

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21 :,又知 氧气 、   氧气 两气体 密度 分别为00 9 / ,l 2 / ,由此可 计算 出两元素  .8 9g   , 9gL J 4 质量 比:设 电解水 实验产 生氢气 为2 ,则与此 同时产 生氧气 为1 。

1   L

m(2 2 x .8 9 L 01 9 g H) L 00 9  ̄ = .7 8  =

,f , L 14 9 / =14 9 m( ) 0 1 9 g  n 0 1 × .2 gL .2 g— H2 :l .7 9

m( ) 02

14 g .29

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l ,那 么各 元素原 子之 间 的个 数 比呢? : 8

设 水 的化学式 为H 0 ,则     故 水的化学式 为H 0    : j  :     三

n   l   n 6 Xl   8

例3 核糖 相对分 子质 量 为 10 5 ,其 中 含碳4 %,氢6 % ,其余  0 . 7 。   解析 :已知 化合 物 由 种 元 素组 成 ,设 其 化 学式 为CH 0如其         质量 为 lO ,则 碳元 素质量 为4 g Og 0 ,氢元 素质 量 为67 ,氧元 素质 量  . g 为5 . 。由此可 推 x : 1 :。义 因核 糖相对 分 子质量 为 10 33 g :z : 1 y= 2 5 ,简  式 为C , H O,各元 素相对原 子质量 总和 为3 ,故 原子 个数应 同时扩 大  0

为氧 ,则核 糖化学 式为  5 ,故其化 学式 为CH 0 。 倍        化合 物 的化 学式 ,都是 由实 验测 定来 确定 的 。即确 知它是 由哪

些元 素 组成 及 其质 量 比 ( 或质 量分 数 ) ,再 通 计算 求 出各 元素 原子  间 的个数 比,这样 ,就可 得该 化合物 化 学式 。但 在初学 化学 时 ,则

是应 用元 素 化 合价 来推 求化 合 物 的化 学式 ( 见课 本 ) ,而且 这 种方

法仅 适用于 求 出无机 化合物 的化学 式 。

范文六:电解水实验详解

电解水实验是初中化学研究水的组成的重要实验,在各种测试中经常考查。在命题中,有关电解水实验装置不断出新、求变,下面就结合具体例题,帮助同学们加深对该实验的理解。

一、实验详解

1. 准备工作

实验前向水中加入少量的稀硫酸或氢氧化钠溶液。

目的:增强水的导电性。

2. 实验现象

(1)正、负电极上都有气泡产生;

(2)一段时间后正、负两极所收集气体的体积比约为1∶2。

3. 产物判断

(1)从正、负极判断气体:

负极上产生的气体是氢气,正极上产生的气体是氧气。

记忆口诀:负氢(谐音:父亲)正氧。

(2)从体积大小判断气体

体积小的试管里生成的是氧气,与电源正极相连;体积大的试管产生氢气,与电源负极相连,体积比约为1∶2。

记忆口诀:氢二氧一。

4. 气体检验

(1)将负极试管所收集的气体移近火焰,气体能燃烧呈淡蓝色火焰,该气体是氢气;

(2)用带火星的木条伸入正极试管中的气体,带火星的木条复燃,该气体是氧气。

5. 反应原理

2H2O2H2↑+O2↑

6. 实验结论

水是由氢元素和氧元素组成的。

7. 注意事项

在实验中,若产生的氧气和氢气的体积比小于1∶2,对这个现象进行分析、评断,可能的原因:(1)与气体的溶解性有关,氧气在水中的溶解能力比氢气大;(2)也可能与氧气的化学性质有关,氧气能跟电极材料反应等。

二、链接中考

例1 (2010年成都)右图是水的电解实验。该实验的主要目的是( )。

A. 观察水分解的现象

B. 研究水分解产物的性质

C. 探究水分解的条件

D. 验证水由氧元素和氢元素组成

解析:电解水实验的主要目的是探究水的组成,即得出“水是由氢元素和氧元素组成”。

答案:D

例2 (2010年楚雄州)用右图装置电解水,一段时间后的现象如图所示。对该实验的描述错误的是()。

A. 甲试管中收集到的是一种可燃性气体

B. 该实验能证明水是由氢元素和氧元素组成

C. 向水中加入少量硫酸,能增强水的导电性

D. 甲、乙两试管内收集到的气体的质量比约为8∶1

解析:在电解水时,产生的气体,体积大的是氢气,体积小的是氧气,氢气与氧气的体积比是2∶1,氢气与氧气的质量比是1∶8。故甲试管中是氢气,具有可燃性;乙试管中是氧气,具有助燃性。该实验证明了水是由氢元素和氧元素组成的。电解水前向水中加入少量硫酸,目的是增强水的导电性。所以叙述错误的是D。

答案:D

例3 (2010年上海)①科学家用通电的方法使水分解,从而证明了水的组成。

把水注入水电解器装置甲中,接通直流电,可以观察到a管中的电极上_________________________________。

检验b管中产物的方法是_____________________________。

Ⅰ.用点燃的木条接近玻璃管尖嘴部分,慢慢打开活塞

Ⅱ.用带火星的木条接近玻璃管尖嘴部分,慢慢打开活塞

Ⅲ.用内壁沾有澄清石灰水的烧杯罩在尖嘴上方,慢慢打开活塞

②科学家还用点燃氢气,证明燃烧产物的方法,证实了水的组成。

如果将电解水产生的氢气直接缓缓地通过装有足量无水硫酸铜的仪器c,在导管口d处点燃,然后把盛有冷水的烧杯置于如下图所示的位置。

实验过程中可以观察到的现象是_______________________。

解析:电解水时,体积大的是氢气,体积小的是氧气,氢气与氧气的体积比约为2∶1,所以a管中产生的气体为氢气,b管中的产物是氧气。故实验过程中,可以观察到a管中的电极上出现气泡,且产生气体的速率较快,一段时间后,管a和管b中所收集的气体体积比约为2∶1;检验b管中产物(氧气)的方法是:用带火星的木条接近玻璃管尖嘴部分,慢慢打开活塞,若带火星的小木条能够复燃,则是氧气。

电解水产生的氢气直接缓缓地通过装有足量无水硫酸铜,目的是将氢气中的水蒸气除去,防止对实验现象、结论造成干扰。点燃氢气时,会产生淡蓝色火焰,生成的水蒸气遇到盛有冷水的烧杯底会出现水雾。

答案:出现气泡,且产生气体的速率较快,一段时间后,管a和管b中所收集的气体体积比约为2∶1;Ⅱ;产生淡蓝色火焰,盛有冷水的烧杯底会出现水雾。

范文七:电解水实验详解

电解水 实 验是 初 中化 学研 究水 的组 成 的重 要实 验 ,在 各种 测试  中经 常考 查 。在命 题 中 ,有关 电解水 实验 装 置不 断 出新 、求 变 ,下  面就结 合具 体例 题 ,帮助 同学 们加 深对 该实 验 的理解 。   实验 详解  n   b   1 准备 工作  . /—\  实 验前 向水 中加 入 少 量 的稀 硫 酸 或 氢 氧  —、   化钠 溶液 。   目的 :增强水 的 导 电性 。   2 实验 现象  . =厂   1±一.   ( )正 、负电极 上都有 气 泡产 生 ; 1   ( )一 段时 间后 正 、负两 极所 收集 气体 的体积 比约为 l 。 2 :  2 3 产物 判断  . ( )从 正 、负极 判 断气体 : 1   负极上 产生 的气 体是 氢气 ,正极 上 产生 的气体 是氧 气 。   记忆 口诀 :负氢 ( 谐音 :父亲 )正 氧 。   ( )从体 积大 小判 断气 体  2 体 积小 的试 管里 生 成 的是 氧气 ,与 电 源正极 相 连 ;体积 大 的试  管 产生 氢气 ,与 电源 负极相 连 ,体积 比约 为 1 。 :  2 记忆 口诀 :氢 二 氧一 。   4 气 体检 验  . ( )将 负极 试管 所 收集 的气 体移 近 火焰 ,气 体 能燃烧 呈 淡蓝 色  1 火 焰 .该 气体 是氢 气 ;   ( )用 带火 星 的木 条伸 入 正极 试管 中 的气体 ,带火 星 的木 条复  2 燃 .该气 体 是氧气 。   5 反 应 原理  .

- ’

_

= l

2 2  H0

2 2 +    H  o f T

6 实验结论  . 水 是 由氢 元素 和氧元素组 成 的 。

7 注意事项  .

在 实 验 中 .若 产生 的氧气 和氢 气 的体 积 比小 于 1 ,对 这个 现  : 2 象进 行分 析 、评 断 ,可 能的 原 因 : ( )与气 体 的溶 解性 有 关 ,氧    1 气 在水 中的溶解 能力 比氢 气 大 ; ( )也 可能 与 氧气 的化 学 性质 有    2 关 .氧气 能跟 电极材料 反应等 。   二 、链接 中考  例 1 (00 2 1 年成 都 )右 图是 水 的电解 实验 。该 实验 的 主要 目的

是 (   )  。

A 观察水 分解 的现象  . B 研究 水分解 产物 的性质  . C 探究 水分解 的条件  . D 验证水 由氧元 素和氢元 素组 成  . 解 析 :电解 水 实 验 的 主 要 目的是 探 究 水  的组 成 .即得 出 “ 水是 由氢 元 素 和 氧元 素 组  成 ”  。 答案 :D

例2 ( 0 0 楚 雄 州 ) 用 右 图 装 置 电解  21年 水 ,一段 时间 后 的 现象 如 图所 示 。对 该 实 验  的描 述错误 的是 ( )    。 A 甲试 管 中收集到 的是一种 可燃性 气体  . B 该 实验 能 证

明水 是 由氢元 素 和氧 元 素  .

组 成

广  电 源

C 向水 中加 入少量硫 酸 ,能增强水 的导 电性  .

D 甲、乙两试 管 内收集 到的 气体 的质 量 比约 为81 . :   解析 :在 电解水 时 ,产 生 的气体 .体 积大 的是氢 气 ,体积小 的  是 氧 气 ,氢 气 与 氧气 的体 积 比是 21 :,氢气 与 氧 气 的质 量 比是 18  :。 故 甲试 管 中是 氢 气 ,具 有可 燃性 :乙试 管 中是 氧气 ,具有 助燃 性 。   该实 验证 明了水 是 由氢元素 和氧 元素组 成 的 。电解水前 向水 中加 入  少量 硫酸 ,目的是 增强水 的导 电性 。所 以叙述 错误 的是D。   答案 :D

例3 (0 0 上海 )① 科 学家 用通 电 的方法 使水 分解 ,从 而证  2 1年

明 了水 的组 成 。

把 水 注 入水 电解 器 装置 甲 中 ,接通 直 流 电 ,可 以观 察 到a 中  管

的 电极 上 — — 。

检 验b 中产 物 的方法 是  管 I. 点 燃 的 木条 接 近 玻 璃 管 尖 嘴部 分 ,慢  用 慢 打开 活塞  Ⅱ. 带 火 星 的木 条 接 近 玻 璃 管 尖 嘴 部 分 , 用   慢 慢打 开活 塞  Ⅲ. 内壁 沾 有 澄清 石 灰 水 的烧 杯罩 在 尖 嘴  用 上 方 ,慢 慢 打开活 塞

② 科学家还 用点燃氢 气 ,证明燃烧产物 的

方法 ,证 实 了水 的组成 。

如果 将 电解 水 产 生 的氢 气 直 接缓 缓 地 通 过  装 有 足量 无 水硫 酸铜 的 仪 器C .在 导 管 口d 点  处 燃 ,然 后把 盛有 冷水 的烧 杯 置于 如下 图所示 的位 置 。   实验 过程 中可 以观察 到 的现 象是

电解 水产 生 的 H

冷  水

仪 器均 已省 略 )

解 析 :电解 水 时 ,体积 大 的是 氢气 ,体 积 小 的是氧 气 ,氢 气与  氧气 的体积 比约 为21 :,所 以a 中产 生 的气体 为 氢气 ,6 中 的产物  管 管 是 氧 气 。故 实 验过 程 中 ,可 以观 察 到a 中 的 电极 上 出现 气 泡 ,且  管 产生 气体 的速率 较快 .一段 时 间后 .管a 和管 b 中所收 集 的气体 体 积  比约 为21 :;检 验b 中 产物 ( 管 氧气 )的方 法 是 :用 带火 星 的 木条 接  近玻 璃 管尖 嘴 部分 ,慢 慢 打开 活 塞 ,若 带 火 星 的小 木 条 能 够复 燃 ,   则是 氧气 。   电解水 产 生 的氢气 直 接缓 缓地 通 过装 有足 量无 水 硫 酸铜 . 目的  是将 氢气 中 的水 蒸 气 除去 ,防止对 实 验现 象 、结 论造 成 干扰 。点 燃  氢气 时 ,会 产 生淡 蓝色 火焰 ,生成 的水 蒸 气遇 到盛 有 冷水 的烧 杯底  会 出现 水雾 。   答 案 :出现 气 泡 ,且产 生 气 体 的速 率 较 快 ,一 段 时

间 后 ,管 a   和管b 中所 收 集 的气 体体 积 比约为 21 I :; I;产 生淡 蓝 色 火焰 ,盛有  冷 水 的烧杯底 会 出现水 雾 。

范文八:电解水实验的再改进

作者:胡佳

中学化学 2012年06期

《中学化学》2011年第七期《几个电化学实验的改进》一文中对电解水装置进行了创新。

笔者对这个实验很感兴趣,按照文章中的设计进行了尝试,在实际操作过程中遇到了如下问题:

(1)原文中“左手食指、大拇指挤压碱式滴定管乳胶管内玻璃球,右手大拇指按住矿泉水瓶小孔,同时挤压矿泉水瓶,分别将NaOH溶液压至2支滴定管乳胶管处”这一操作完成起来十分困难,操作不方便。

(2)原文中导线要从矿泉水瓶口接出与电源相连,再盖上橡胶塞后瓶口难以密封。

(3)完全按照原文章中的描述连接好装置,接通电源后发现:与阳极相连的滴定管中未收集到气体,同时电解液变成了黄色,久置后有红褐色沉淀生成。

分析实验失败的原因,问题出现在石墨电极与导线的连接方式上。在中学实验室中,石墨电极与导线的连接都是通过一个小铁夹来完成的,铁夹的一端连接用橡胶皮包裹的导线,另一端夹住石墨电极。在该实验的装置中,电极、导线和铁夹都浸没在电解质溶液中,接通电源后阳极必将是金属夹放电,而非氢氧根放电,因此阳极未收集到氧气。

为解决上述存在的问题,笔者将实验改进如下。

一、实验仪器和试剂

玻璃管(1个)、碱式滴定管(2个)、注射器(1支)、石墨电极(2个)、电流计(1个)、直流电源(1个)、导线(若干)、带铁夹的铁架台(1个)、氢氧化钠溶液等。

二、试验装置

如图1所示。

三、实验步骤

(1)在橡胶塞打三个孔,分别插入2个碱式滴定管和一支注射器,如图2所示。

(2)在另一个橡胶塞打2个孔。分别插入2个石墨电极。

(3)分别向2个碱式滴定管中注入NaOH溶液,注满后套上玻璃管,并用橡胶塞将玻璃管的一端密封好。

(4)以插有碱式滴定管的橡胶塞为底,将玻璃管竖直,向玻璃管中注入NaOH溶液(注入三分之二即可,无需注满)。将石墨电极分别插入2支滴定管中,同时用插有电极的橡胶塞将玻璃管的另一端密封好。

(5)将玻璃管倒立,石墨电极在下,滴定管在上,用小铁夹夹住电极,接通电源,可观察到两个电极上有明显的气泡产生。

(6)电解一段时间后关闭电源,推压注射器同时挤压碱式滴定管内的玻璃球,将氢气或氧气从尖管口处放出,可观察氢气燃烧或氧气使带火星的木条复燃的现象。

该装置亦可用于电解饱和食盐水等电解实验。

作者介绍:胡佳,黑龙江省大庆实验中学(163316)。

范文九:电解水实验方法的探讨

作者:陈国建

化学教学 1998年03期

中学化学教材中,为了研究水的组成,采用电解的实验方法展开讨论。但该实验的问题一是所生成氢气、氧气的体积比难以达到2:1,且氧气体积往往小于理论值。二是由于条件控制不好,整个电解过程时间太长。以往虽有不少改进办法,但一般都是从化学因素考虑得较多。我们知道电解水的实验是一个复杂的物理、化学变化,而影响因素又很多,条件比较难于摸清。笔者认为:一个成功的实验和装置要达到以下几个方面的指标:

1.生产的氢气、氧气体积比为2:1;

2.电极材料应是容易得到、价廉;

3.整个电解过程时间不宜太长;

4.装置简单,操作容易。

故笔者从以上要求分别作了一系列实验,对该实验进行了探讨。

一.电解液、电极材料的选择

1.电解液的选择

为了增加水的导电性,往往在水中加一些电解质,以缩短实验时间。表二是用20%H[,2]SO[,4]溶液、10%NaOH溶液作电解质和采用几种不同电极材料的条件下电解时产生氢气、氧气体积比的情况。

用20%H[,2]SO[,4]作电解液时,氧气体积明显偏小,主要原因是(1)阳极区副反应较多,生成H[,2]O[,2]、O[,3]等物质;(2)非铂电极在酸性条件下,极易发生氧化反应(铅电极除外);(3)O[,2]的溶解度较H[,2]大。这里(1)(2)是主要原因。而用10%NaOH作电解液时,情况有所改观,铂、镍、铁、铅等作电极时产生的氢气氧气体积比都接近2:1。因此NaOH溶液较适合作电解水的溶液,浓度以10~20%为好。用铅作电极时,在H[,2]SO[,4]溶液中电解,其结果也令人满意,H[,2]SO[,4]浓度以20~30%为好。选择合适的浓度才能有较快的反应速度(见表一)。至于其它溶液,可能会产生较为复杂的副反应,故一般不作电解水的溶液。

2.电极材料的选择

表二列出了H[,2]SO[,4]溶液、NaOH溶液和不同电极材料的电解水实验结果。

以NaOH溶液作为电解液时,有铂、镍、铁、铅作电极材料能够满足要求。铁、镍、铅电极虽不是惰性电极,但它们是耐碱性腐蚀的金属,这些金属及其氧化物均不溶于NaOH溶液,故显示出较好的惰性。

铅在H[,2]SO[,4]溶液中的表现与铂电极相当,这是由于铅电极不与H[,2]SO[,4]溶液反应的缘故。

铜是一种两性金属在强碱性条件下电解时能与氧气反应,故在阳极区可见蓝色的CuO[2-][,2]生成。在H[,2]SO[,4]溶液中,铜阳极极易被氧化腐蚀,故在阳极区可见蓝色的水合Cu[2+]生成。这是由于铜的电极电位较小的缘故。

石墨阳极不论在H[,2]SO[,4]或NaOH溶液中,都易与氧气反应,所以石墨不能作电解水的电极。

二.电源的选择

提起电解水时的电源问题,对电压讨论较多。事实上电压高低并不能决定电解反应速度。法拉第定律告诉我们:电极上发生化学变化的物质的质量,与通过的电量(Q)成正比。故电解速度与△Q/△t成正比(与单位时间内通过的电量成正比),即与电流I成正比(I=△Q/△t),故可得出结论电解速度与电流成正比。实验结果也正是如此。若要提高电解速度需提高电流I。

根据欧姆定律:I=ε/R+r,要增大电流可采取的措施是:

(1)增大电动势ε(可近似看成电源电压);

(2)减少电路中的外电阻R;

①选择合适的电解液的浓度(参考表一);

②缩短两电极的距离(改变电解装置);

③增加电极的表面积。

这里选择合适的电解液效果最为明显,其次是增加电极的表面积。

(3)选用内阻小的电源(即r要小);

内阻是电源的固有特性。一般可选用蓄电池,标称电流大的直流电源器等内阻小的电源。干电池、学生用直流电源器因内阻较大,作电解电源时反应速度较慢。

故选择合适的电源是决定反应速度的关键之一。

三.电解水实验的最佳条件和装置的探讨

通过以上对电解水条件的讨论笔者认为最佳搭配是:电极选用廉价的铁丝,电解液选择10%NaOH溶液,或电极选用铅(铅合金),电解液选择20%H[,2]SO[,4]溶液;电源要选择内阻小的电源,如蓄电池或功率大的电源变换器。

电解水的装置,教材中用的是霍夫曼电解器,但装置较笨重。现根据笔者多年的实验教学经验,设计了一套简易实用的电解水装置,对酸液,碱液电解都适用。如左下图收集管可用废滴定管改制,从滴定管中割取8~12cm的一段,下端用喷灯加热,使管口受热微微向里收口成直径为0.6cm的圆孔,管的上端配上一橡皮塞,橡皮塞上穿一镀镍铁丝。收集管做两支备用。实验时把两支收集管管底向上,用滴管将10%NaOH溶液加满。由于收集管管底小孔很小,所以收集管翻过来,溶液不会流出来,并插入盛有10%NaOH溶液的小烧杯中,然后通上直流电,片刻氢气就集满了(在一安培的电流作用下,收集一管H[,2]和半管O[,2]约需一分钟)。检验时将收集管倒过来,用明火点氢气可听“噗”的一声,用带火星的木条去检验氧气,木条可复燃。整个实验过程中,手不会接触到溶液。0

表一 18℃时H[,2]SO[,4],NaOH的比电导(欧[-1].米[-1])

表二 不同电解液和不同电极电解结果

作者介绍:陈国建,杭州教育学院 310003

范文十:电解水演示实验的探究

电解水演示实验的探究

摘要 电解水实验为中学化学的一个经典演示实验,然而在实验中很难得到氢气和氧气的体积比为2∶1的结果。文章从离子电迁移率、超电势、溶液的酸碱度等影响电解水反应的主要因素入手,研究了电解水实验的科学原理,并运用这些原理结合改进后的实验装置进行了电解水实验过程的探究,获得了电解水实验的满意效果,很适合在课堂中进行演示。

关键词 电解水 实验探究 离子电迁移率 超电势 溶液的酸碱度 演示实验

电解水实验的教学功能主要有2个方面:(1)通过水电解产生氢气和氧气的事实引导学生得出水是由氢元素和氧元素组成的;(2)从生成氢气和氧气的体积比为2∶1的实验结果推导出每个水分子含有2个氢原子和1个氧原子。所以,本实验必须成功地检验出得到的气体分别是氢气和氧气,且要求准确地呈现它们的体积比为2∶1。但是长期以来中学化学教师按教材上图示的方法操作[1],往往得不到理想的实验效果,在短时间内2个电极上几乎不产生气体且正负极产生的气体的体积比不是2∶1,而是氢气体积远远大于氧气,这使化学教师难以启发学生从直观感知中导出水的微观构成。对这一问题的解决有不少教师进行了一些探索[2~ 4]。我们对该实验的反应原理、反应条件、反应装置以及操作过程进行了探究,找到了问题产生的原因,得到了满意的实验效果。

1 对电解水原理的探究

1.1 外加电压和离子电迁移率的影响

电解反应的进行以及反应速率的快慢与电解质溶液中的离子迁移速率有关,而且[5]:

正离子的迁移速率负离子的迁移速率=阳极区减少的物质的量阴极区减少的物质的量(1)

如果以r+和r-分别表示正、负离子的迁移速率,那么:在一定温度和浓度时,离子在外电场作用下的迁移速率与电位梯度成正比,可表示为:

r+=U+dE/dL (2)

r-=U-dE/dL (3)