怎么用电解法制备氧气和氢气

使用电流将水分子分解成氧分子和水分子,即将水分解成氧气和氢气的过程,叫做电解。尽管听上去很复杂,但是如果你知道如何做并且有基本的实验器具,那么操作起来是很简单的。

步骤

  1. 1 在一个直径7.5厘米的玻璃杯中加入三分之四的水。
  2. 2 在水中加入一勺盐。盐可以帮助导电(尽管由于加入氯化物电解过程中会产生氯气,但是只要电流不是很大,那么杂质气体的量也不会很多)。
  3. 3 用一个纸板盖住玻璃杯。然后在纸板上间隔5厘米左右的分别插入两根30到60厘米长的电线,并且让电线的5到7厘米长的部分没入水中。
  4. 4 将电线的另一端和9伏电源的正负两极分别相连。很快你就会看到在水中的电线附近会有气泡产生,氢气在负极产生,氧气在正极产生。
  5. 5 如果想要制备大量的氢气或氧气,那么你可以视情况进行下面的步骤,否则只到第5步就可以了。你需要准备一个小容器(注射器最好)以及可以把容器倒置固定的东西(通常用胶带)。
  6. 6 把小容器沉没到玻璃杯中。不要把小杯子从水里拿出或者让小杯子的口朝上,而是让小容器倒置,使小容器的口和大杯的底部接触 (如果使用注射器的话,那么只需要把注射器前端小口插入水中,然后拉出芯杆,吸满水即可,之后直接跳到第9步)。
  7. 7 慢慢把小杯子向上拉,但不要离开水面。最后的效果是,小杯子突出在水面上,并且里面装满了水(压力的作用使得水留在了小杯子里面)。
  8. 8 用胶带、钳子等固定住小杯子。
  9. 9 把电线的正负极插入进小容器中。
  10. 10 当小容器里充满气体之后,就可以移开了。

小提示

  • 不要为了获得碳棒(或者其他原因)拆解电池。电池内有腐蚀性的有毒物质。铅笔芯是很好的获取碳棒的来源,既方便又无害。
  • 把两只削尖的铅笔芯一头连上电线,一头插入水中。这样,进行反应时产生的气泡更明显更容易观察。
  • 记录你观察到的现象。
  • 只能使用直流电电解。
  • 在一些五金店,你可以买到小的带有同针脚的铂片,它们的价格并不高。铂是很好的阳极材料,因为它不容易发生氧化反应。
  • 要有创意。在水里加点餐洗净,然后反应会产生很多气泡。
  • 如果纸板上缝的大小并不影响反应进行。
  • 反应产生的气体的量和电流大小正相关。你可以通过施加更大的电压(比如电脑电源),减少水的电阻(加入更多的盐,但不要太多),或者让两个电极靠的更近一点的方法增加电流。
  • 如果担心盐溶液产生的氯气有害,你可以用小苏打来代替盐,小苏打产生的气体是无害的(尽管反应速度可能有点慢)。

警告

  • 如果使用盐溶液作为电解质的话,那么在产生氧气的一极还会产生有毒的氯气。如果溶液颜色变绿,那就说明反应产生了很多氯气,要马上停止反应。
  • 如果你想引爆氢气,那一定要小心,做好防护措施。如果可以的话,可以准备一套远程点火系统,这样你就有时间远离爆炸中心。但是如果氢气很少的话,就没有必要这么做了。
  • 氢气和氧气的混合气体易爆。所以不要用一个容器收集氢气和氧气。氢气本身是可燃气体,当氢气和氧气按照2比1的比例混合(电解反应产生的气体比例大概就是2比1)之后,此时的氢气爆炸威力最大。

你需要准备

  • 小杯子
  • 纸板
  • 电线(或者2号铅笔,或者干电池的碳棒)
  • 注意:电池内有有毒物质,拆解时要小心
  • 盐(或者苏打,或者柠檬汁,任何酸性或碱性的物质都行)
  • 9伏电压的电源(电压可以更高,但不要少于9伏)
  • 可选:小容器(不高于7.5厘米)或者注射器(推荐)

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