电解水 资料

电解液和电解电压的影响。

电解电压和电解液及其浓度对水电解所得的氢、氧两种气体体积也有一定的影响。

电解液浓度一定时,电压越高,电解速度越快。氢氧体积比就越接近2:1; 电压一定时,电解液浓度越大,电解速度越快,氢氧体积比也越接近2:1。

二、如何保证良好的实验效果

1.

注意电极材料与电解液的匹配,并将两极固定使用。

在正式实验之前先进行一次电解,使阴极表面氧化而形成保护膜,在正式实验时仍以该电极作电极。

2.

电解时暂不收集,使气体在电解液中饱和,或事先在电解液中通入氧气,使之饱和。

3.

电解水时电压尽可能高一些,一般不低于6V;

电解液以氢氧化钠溶液为好,浓度不低于10%,但不论采用稀硫酸或氢氧化钠作为电解质,都要尽可能纯净。

主要特点分析:

1.一器多用。

在同一仪器中,只要更换不同的溶液、电极和某些操作方法,即可做几种不同的实验。

2.同一实验多用。

在同一个实验中,本实验仪器可改变不同的反应条件来实现不同的效果(如原电池实验,快速与变速电解等)。

3.反应速度快。

电解电压为24V时,电解反应均1分钟内完成;电镀只需10秒钟。

若电解电压为12V时,时间稍长;即使用电解电压为6V的干电池或

蓄电池,也有明显效果。

石墨碳棒是易导电的惰性电极,副反应非常小,同温同压下,生成氢气和氧气的体积比,始终保持在2: 1,而且电解液自始至终洁净透[3]。我使用2B 铅笔芯代替石墨电极,发现有更好的效果,即使长时间使用,阳极也不会出现脱落黑色物质的现象,电解后溶液仍能保持澄清。在同一容器中时,电源可用学生低压电源,调至直流10V,电解速度就能满足实验需要。

电解液在不同的容器中时,需要使用盐桥连接,电源需调至直流16V 以上速度较快。随着电压的提高,速率不断增大,一般电解电压达到24V,就能满足实验的要求,可以在10min 内收集到30 ~ 50mL 的氢气。

24V直流电源、10%的NaOH溶液(或5%的Na 2 SO 4溶液)

实验完成时间较短(若用24V电压只需2分钟),

二、对电极材料、电解液的选用

对于电解质的选用和电解液的浓度,课本上是向水入硫酸或氢氧化钠,对于强电解质而言,在一定浓围内,电解质的浓度越大,导电能力越强。以氢氧化液为例,当氢氧化钠物质的量浓度为5mol / L(折合量分数约为20%)时电导率最大,导电能力最强,但浓度太大,腐蚀性也强,结合实际应用,用10%左右氧化钠溶液即可,硫酸溶液为5%即可。

本实验用12~24V直流电源进行实验,实验装置用自制装置一,做比实验结果见下表:

对实验结果的分析:

通过三组实验,我发现用石墨作电极,正极的石墨总是从碳棒上脱落进入电解液,影响实验观察效果。具

体原因还有待进一步研究。用稀硫酸做电解液时,生成氢气与氧气的体积比大于2:1,实验误差较大。

这是因为在酸性溶液中,H+浓度较大,导致OH-离子浓度减小,抑制了OH-的放电,且生成的氧气比氢气在水中的溶解度大,氧气易与电极发生氧化反应而消耗,造成氢气与氧气的体积比明显大于2:1。

所以做电解水实验用稀硫酸做电解液效果不好。

而镀了镍的回形针不易与酸反应,所以反应正常。

而在NaOH溶液中,正极的溶液不呈酸性,铁在碱性溶液中较稳定,所以对铁电极腐蚀作用很小,反应一直很正常。

通过上述三个对比实验可以看出,做电解水的实验时,不宜用稀硫酸作电解液。用10%的NaOH溶液作电

解液时,电极材料用铁钉或回形针,实验效果较好。

用5%的硫酸钠溶液作电解液时,电极材料用回形针或其他镀镍材料,实验效果较好。

三、对电压的选用

在上述三个实验中,分别选用3V~24V不等的电源电压做对比实验,可以看出用24V的电压时,现象明显,用时较少,效果最好。

结果与讨论

用铂 （Pt）、保险丝、铁钉、回形针、碳棒做电极对加入一定浓度的NaOH水溶液进行电解试验,均有较好的效果; 而对加入一定浓度的H2SO4水溶液进行电解时,由于铁钉和回形针与酸会产生反应,则不宜做电极;而用碳棒作电极对加入H2SO4的水溶液进行电解时,由于阳极（正极）收集到的氧气较少因此也不宜用碳棒做电极。

加入的NaOH或H2SO4的浓度越大，其电解效果越好。但由于浓度大（特别是NaOH）其碱或酸的特点越突出而偏离了电解水的本意。因而也不宜采用太大浓度的NaOH或H2SO4水溶液，较适宜的浓度为5%以下。

外加电压越大，通过电解回路的电流亦越大，电解速率越快。但外加电压过大，一是消耗电能过多，二是不利于观察实验现象，因而较适宜外加电压为12V以下。

对电解水实验而言，温度高比温度低效果好。

加入一定浓度Na2SO4溶液,有利于电解水实验的进行。但由于溶液中Na+和SO42-离子只起到加快电解液中电荷传递的速率作用,而不直接参加电极反应,因而其效果也不如加入NaOH或H2SO4好。

(3)H2 SO 4 :使用稀硫酸溶液做电解液时,适宜的浓度为1:4~1:5

,通常配套使用铂或铅做电极,其它活泼电极容易在阳极被氧化而影响效果。

(4)Na 2 SO 4 :使用硫酸钠溶液做电解液时,可以配制成浓度为10﹪左右的溶液,也可以配制成饱和溶液。该溶液呈中性,而且非常稳定,可以长期保存重复使用,不会变质。