电解水-霍夫曼电解器

一、电解水

电解水之一

[原理]

电解水就是通电使水分解成氢气与氧气的实验，为了增加水的导电性一般使用氢氧化钠或硫酸溶液，简单分述如下。

（一）以氢氧化钠溶液为电解液

当电流通过时溶液中的H +和Na +离子都移向阴极，但因为Na +离子获得电子的倾向小，故在阴极上析出的是氢气而不是钠。在阳极上，OH -离子放电析出氧气。

（二）以硫酸溶液为电解液，通电时，溶液中离子与离SO OH 42--

子都移向阳极，由于离子的电位较高，因而离子先放电在阳SO OH 42--

极上析出氧气。故电解化学方程式应写成，

22222H O H O 电解

↑↑

+

[用品]

霍夫曼电解器、15%硫酸溶液、木条、火柴、直流电源

[操作]

1．霍夫曼电解器实验装置如图(A)所示。

2．检查水电解器各部件，要求玻璃活塞不漏气，装电极的橡皮塞不漏液。

3．打开活塞，从球形漏斗中加入用蒸馏水配制的15%硫酸，使整个管子充满溶液没有气泡，关闭活塞。

4．接上12～18V 直流电源，两根电极上就有气泡产生。2～3min 后停止通电，阴极生成气体的体积大约是阳极生成气体体积的两倍。

5．检验阴极生成的氢气。取一纸条，放在点燃的氢气焰上，从纸条燃烧可以说明氢气在燃烧。

检验阳极生成的氧气，它能使带火星的木条复燃。

[备注]

如果没有霍夫曼电解器，可以用两支酸式滴定管、T形管、橡皮管、漏斗自制，如图(B)所示。电极用电热丝（镍铬丝）制成。电解液用15%的硫酸溶液。

图(B)

[备注]

（一）、成败关键

本实验只要电路接通就有气体产生，但要获得接近理论比例的氢气和氧气，并不是很容易的，主要起作用的因素很多，兹提出以下几个方面。

1．电解液的选用，与电极材料必须适应。

2．电极材料的选择。

（二）、说明

1．电解液的浓度不可太稀，用硫酸或氢氧化钠其溶液浓度均要达10%以上。

2．电解液与电极材料要配套，一般使用氢氧化钠溶液时电极可以用曲别针和钢笔尖或镍板。使用硫酸时电极应使用保险丝。对电解速率、气体比例似乎都有影响。

3．无论用酸用碱，若使用霍夫曼电解器时下面两只胶塞必须塞牢，千万不能半途滑脱。

4．产气体积比和理论上的2：1不一致，主要由于以下几方面原因。

(1)两气体溶解度在20℃时不同，

20℃latm 氧气可溶31mL/L；

氢气可溶18.2mL/L。

(2)电极材料不准，与氧发生了一定反应。

(3)电极上的其它副反应。

5．电压尽量高些，可以缩短演示时间，有直流电源的应设在12V～24V，若用干电池也要用四节串联为6V。

6．若是蓄电瓶或其它旧的电源，无法判定正负极，则可以把含酚酞的饱和食盐水浸润的滤纸接触两极，红色出现的一极是负极。也可用硫酸钠溶液加石蕊浸湿滤纸。做类似实验，变蓝的极是阴极，变红的靠近阳极，两极不能接触，但距离不可过远。

（三）、教法讨论

电解水的实验是一个为学生建立形成化学概念的重要实验，不仅可以使学生了解水的组成，也为学习分子的形成以及化合价等概念打下基础，所以没有霍夫曼电解器的学校也一定自己动手因陋就简地做好这个演示实验。

电解水之二

[原理]

见电解水之一

[用品]

直流电源、试管、镍铬丝、水槽、15%氢氧化钠溶液

[操作]

1．水槽式简易水电解器如图(C)所示。取500mL烧杯作电解槽，用两支15×150mm 的试管，标明体积作集气管。用两小段镍铬丝或粗保险丝套上塑料管制成电极，两端各露出2cm长，弯成钩形，一端挂在烧杯口上，另一端作电极，扣在集气管口。水槽内盛放2/3容积15%的氢氧化钠溶液作电解液。

2．接通12～18V直流电源，两极就有气泡产生。

[备注]

氢氧化钠要腐蚀皮肤，把试管放在电解槽里时，在试管里加满15%的氢氧化钠溶液，再用一张薄纸片盖住试管口（试管内不能留有气泡），然后把试管倒过来，让试管口向下，如图(D)所示。由于大气压强大于试管内液体的压强，纸片不会落下来，试管内的溶液不会流出。把试管口慢慢地浸入电解槽的液面下，用镊子夹去纸片，氢氧化钠溶液就不会沾在手上。

分别用使带有火星的木条复燃和点燃氢气的方法检验生成的氧气和氢气。