一、电解池原理:
电解质中的离子常处于无秩序的运动中,通直流电后,离子作定向运动(图1)。阳离子向阴极移动,在阴极得到电子,被还原;阴离子向阳极移动,在阳极失去电子,被氧化。在水电解过程中,OH在阳极失去电子,被氧化成氧气放出;H在阴极得到电子,被还原成氢气放出。所得到的氧气和氢气,即为水电解过程的产品。电解时,在电极上析出的产物与电解质溶液之间形成电池,其电动势在数值上等于电解质的理论电解电压。此理论电解电压可由能斯特方程计算式中E0为标准电极电位(R为气体常数,等于8.314J/(K·mol);T为温度(K);n为电极反应中得失电子数;F为法拉第常数,等于96500C/mol;α1、α2分别为还原态和氧化态物质的活度。整个电解过程的理论电解电压为两个电极理论电解电压之差。
二、电解池的简单介绍:
(1)
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
(2)
把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。
(3)
当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程电解原理(电解池装置如图)。
阴极:与电源负极相连的电极。(得电子发生还原反应)。
阳极:与电源正极相连的电极。(失电子发生氧化反应)。
水电解不变的微粒是氢原子和氧原子。
在通电的条件下,构成水的分子分解成氢原子和氧原子,然后每两个氢原子重新组合成氢分子,每两个氧原子重新组合成氧分子。而在这一过程中原子是没有变化的,因此在化学变化中原子是最小的微粒。
水在直流电的作用下,能分解成氢气和氧气。当电火花通过氢、氧混和气体时,他们即化合成水。这两个实验都说明水是由氢、氧两种元素组成的,从实验结果还可以知道它们的体积比为2∶1。
注意事项:
电解水时所用的电压和酸溶液的浓度对释出气体的速度很有关系。采用18~24伏电压和硫酸浓度为1∶6~1∶8时,两极上产生气体的速度较快,气泡大,只需4~5分钟即可积聚一定量的气体,看到明显的体积比。
阳极处所生成的过氧化氢在酸性溶液里比较稳定,不易分解出氧,所以氧气的体积就偏低了。氧气和氢气在水中溶解度的不同是次要的。
合成水时的量气管必须紧紧地固定在铁架台上,最好在玻璃水槽底垫一层塑料片。
首先准备仪器:电源,两个石墨电极,导线,蒸馏水(里面加点硫酸钠更好,提高导电能力),两个试管(或集气瓶)
通电后,用收装置收集气体,与电源正极相连,收集气体气积少些的是氧气。
通电后,用收装置收集气体,与电源负极相连,收集气体多些的是氢气。
注意:氧气是可以导火的,收集的时候注意安全,远离火源!
现有的工业化电解制氢方法主要有两种:
1、碱性电解水制氢。
2、聚合物电解质电解水制氢。
电解水工业化还处于发展阶段,仍有许多问题需要处理。比如,通常电解槽需要高纯度的淡水资源,直接用海水会导致电极腐蚀和效率降低,而电解海水的氯碱工业需要更高的电压来实现氢气的制备,如何实现电解海水将极大地推动电解水工业化的步伐。
1.电解稀硫酸
阳极:2H2O- 4e= 4H++ O2
阴极:2H++ 2e= H2
总反应式:2H2O= 2H2+ O2
2.电解氢氧化钠溶液
阳极:4OH-- 4e= 2H2O+ O2
阴极:2H2O+ 2e= H2+ 2OH-
总反应式:2H2O= 2H2+ O2
3.电解氯化钠溶液
阳极:2Cl-- 2e= Cl2
阴极:2H2O+ 2e= H2+ 2OH-
总反应式:2H2O+ 2Cl-= H2+ Cl2+ 2OH-
4.电解硫酸铜溶液
阳极:2H2O- 4e= 4H++ O2
阴极:Cu2++ 2e= Cu
总反应式:2H2O+ 2Cu2+= 4H++ O2+ 2Cu
2CuSO4+2H2O=通电=2H2SO4+2Cu+O2↑
阳极反应式:4OH--4e-=2H2O+O2↑
阴极反应式:Cu2++2e-=Cu
用途:
1用作分析试剂,例如可用于生物学中配置鉴定还原糖的斐林试剂和鉴定蛋白质的双缩脲试剂的B液,但通常是现配现用;6686体育app浏览器
2用作食品级螯合剂和澄清剂,用于皮蛋和葡萄酒生产工艺中;
3工业领域。用于制造其他铜盐如氯化亚铜、氯化铜、焦磷酸铜、氧化亚铜、醋酸铜、碳酸铜,铜单偶氮染料如活性艳蓝、活性紫等;涂料工业用于生产船底防污漆;电镀工业用作全光亮酸性镀铜主盐和铜离子添加剂。
印染工业用作媒染剂和精染布的助氧剂;有机工业用作合成香料和染料中间体的催化剂,甲基丙烯酸甲酯的阻聚剂。无水盐用于催化转缩醛反应。无水盐与高锰酸钾反应生成一种氧化剂,用于伯醇的转换。
3农业领域,与石灰水混合后生成波尔多液,作为杀菌剂,用于控制作物上的真菌,防止果实等腐烂;由于铜离子对鱼有毒,用量必须严格控制。养殖业也用作饲料添加剂微量元素铜的主要原料;
4用于醇类和有机化合物的脱水剂。气体干燥剂。
扩展资料:
在使用硫酸铜时必须注意以下事项:
(1)、硫酸铜的毒性与水温成正比,因此一般应在晴天上午使用效果较好,依水温相对减少用量;
(2)、硫酸铜的用量与水体肥度、有机物和悬浮物含量、盐度、PH值成正比,因此在使用过程中要视池塘的具体情况选择适当的用量;
(3)、水体呈碱性时慎用硫酸铜,以免形成氧化铜毒死鱼类;
(4)、硫酸铜对鱼类等水生动物的安全浓度范围较小,毒性较大(尤其对鱼苗),因此在使用时应准确计算用量;
(5)、溶解时勿用金属器皿,勿用60℃以上的水,以防失去药效,投药后应充分增氧,防止死亡藻类消耗氧气,影响水质,导致泛塘;
(6)、硫酸铜有一定的毒副作用(如造血功能、摄食与生长等)和残留积累作用,故不能经常使用;
(7)、治疗小瓜虫病、打粉病时切忌使用硫酸铜。
硫酸铜中毒主要是引起鱼类红细胞和白细胞减少,肝、肾坏死,破坏造血组织,一旦发生硫酸铜中毒现象应及时加换新水,并全池泼洒水质保护解毒剂。
参考资料:百度百科——硫酸铜
在家电解水,制氧气
化学反应方程式是:
H₂O=通电=H₂↑+O₂↑
在家里,找一个杯子,两支铅笔,8节干电池,两根导线6686体育官网下载
1、加水的杯子:
2、两支铅笔:
3、8节干电池:
4、导线两根:
以上原材料按下图连接,与电池负极连接的铅笔末端产生的就是氧气
扩展资料:
可以用排水法把氧气和氢气收集起来,就是找一个小瓶子,灌满水,倒扣在上图的水里,把氢气收集到小瓶子里,如果是氧气,就把氧气收集到瓶子里。
电解水通常是指含盐(如硫酸钠,食盐不可以,会生成氯气)的水经过电解之后所生成的产物。
电解过后的水本身是中性,可以加入其他离子,或者可经过半透膜分离而生成两种性质的水。其中一种是碱性离子水,另一种是酸性离子水。
以氯化钠为水中所含电解质的电解水,在电解后会含有氢氧化钠、次氯酸与次氯酸钠(如果是纯水经过电解,则只会产生氢氧根离子、氢气、氧气与氢离子)。
所以,为了增加水的导电性,不可以加食盐,会生成氯气,可以加一点硫酸钠之类的电解质。
添加电解质导通电流,将水分子电解解离。直流电极之负极,析出氢气;正极则析出氧气。
可以利用排水集气法收集氢气与氧气,其体积比为2:1。上述电解质可以是强酸强碱化合之离子化合物,如氯化钠,但是为了避免阳极生成氯气,应以氢氧化钠做为电解质为宜。
参考资料来源:百度百科-电解水
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