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水電解是一種化學實驗,通過水的分解和合成實驗來認識水是由氫、氧兩種元素所組成的。

1水電解的實驗的探討

用品  霍夫曼電解器、直流電源(或鉛蓄電池)、導線、試管、酒精燈、量氣管、感應圈、電鍵、鐵架台、鐵夾、貯氣瓶、玻璃水槽。
稀硫酸、氫氣、氧氣、木條。
準備
1.裝配霍夫曼電解器霍夫曼電解器是由兩支各為50毫升的刻度玻璃管所組成,上端各具一個活塞,下端與三通管相連接。刻度管下用嵌有鉑電極的橡皮塞塞緊,三通管的中間玻璃管上連接一支球形漏斗管。如圖7-26所示。
如果沒有霍夫曼電解器,可以用兩支酸式滴定管裝配。在滴定管的下端,裝一個帶有電極和直角玻璃導管的橡皮塞。電極可以用鎳鉻絲、銅片或不鏽鋼片製成。兩支直角玻璃導管用T形管相連,再接上一支漏斗管作注入電解液用。簡易裝置可只用兩支滴定管,倒立在水槽內,在管口處各插入一個電極即可。但要檢驗電解水生成的氫氣和氧氣時,必須把滴定管從水槽中取出,倒過來檢驗。
如果連滴定管也沒有,可以用兩支長約40厘米,內徑約1厘米的玻璃管組裝。上端裝一個配有玻璃導管的單孔塞,用短玻璃管接上一支長約4厘米的尖嘴管作為排氣管,用彈簧夾控制氣流。下端裝一個帶有電極和直角玻璃管的橡皮塞,直角玻璃管再與T形管和漏斗管相連接。玻璃管里所得氣體的體積可用刻度板來計量。先將玻璃管帶尖嘴管的一端向下豎直,卸去帶電極的橡皮塞,倒入3毫升水,使液體高出橡皮塞上玻璃管的口,沿液面畫一條線。再加入20毫升水,沿液面也畫一條線。將水倒出,把玻璃管橫放在一張白紙上,把玻璃管上標出的兩條線的距離畫成20等分,每一等分表示1毫升,標上數字。將所需部件裝配起來,連同標線紙一起固定在木板上,即成為水電解器。
為了便於檢驗電解水后所得的氫氣和氧氣,常在裝陰極的玻璃管上端用橡皮管接上一根彎曲的尖嘴玻管,以便讓氫氣緩緩流出。在裝陽極的玻璃管上用橡皮管接上一個空的氯化鈣乾燥管,使流出的氧氣積集其中。  
2.組裝水的合成器水的合成常在量氣管內進行,它是一支長約45厘米、內徑約1.3厘米的厚壁玻璃管,一端封閉,一端敞開。封閉的一端插入兩根鉑絲,絲端相距約2~3毫米。管上有刻度,有25毫升和50毫升兩種。如果沒有這種量氣管,可以自己組裝,取長約40~45厘米、內徑約1.2~1.5厘米的厚壁玻璃管一支,上端裝一插有兩根銅絲電極的橡皮塞。塞內的銅絲約留3厘米長,將1厘米向上彎折成一鉤子,用一根從廢電燈泡中取出的鎢絲(也可以用細電熱絲代替)相連接,鉗緊,使它固定在兩根銅絲之間。橡皮塞外的銅絲也約留3厘米長,捲成圓圈,以便跟導線相連接。
這樣組裝的水合成器,玻璃管口的橡皮塞必須塞得很緊,否則氫、氧爆炸時塞子會被膨脹的氣體彈出管口。玻璃管內氣體的體積可用上述方法所制的刻度板來量度,但可以簡單一些,只要分成4個等分就可以了。把玻璃管連同塞子一起倒轉豎直,分四次加水入內,每次3毫升,在管外沿水平面套上橡皮圈作出四個記號即可。
注意事項
1.電解水時所用的電壓和酸溶液的濃度對釋出氣體的速度很有關係。採用18~24伏電壓和硫酸濃度為1∶6~1∶8時,兩極上產生氣體的速度較快,氣泡大,只需4~5分鐘即可積聚一定量的氣體,看到明顯的體積比。
2.電解水所得氧氣體積偏低的主要原因是由於副反應所造成的:
2H2SO4=2H+2HSO4
在陰極2H+2e=H2
在陽極2HSO4-2e=H2S2O8
H2S2O8+H2O=H2SO4+H2SO5
H2SO5+H2O=H2SO4+H2O2
陽極處所生成的過氧化氫在酸性溶液里比較穩定,不易分解出氧,所以氧氣的體積就偏低了。氧氣和氫氣在水中溶解度的不同是次要的。
3.合成水時的量氣管必須緊緊地固定在鐵架台上,最好在玻璃水槽底墊一層塑料片。
4.合成水時,氫氣和氧氣的體積比不要用2∶1,因為這時的爆炸力最強。為了預防玻璃管炸裂,可以用尼龍紗或塑料紙做一個防護套罩在玻璃管的上部。

2其它實驗方法 :

裝置Ⅱ
是用一個截去底的大鹽水瓶作電解槽,電極是用兩根粗銅絲穿過橡皮塞而製成。為了使電解限制在小範圍內進行,用瓶頸作電解槽。先在瓶內注水高出電極3~4厘米,然後用長頸漏斗將15%的氫氧化鈉溶液注入瓶頸的底部,將清水排擠到上層。用兩支大小相同的試管盛滿清水后倒立在電極上方,然後通電,同上述方法進行實驗。這個方法操作比較方便。

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