解讀“水的電解”

陳長虎

摘 要： 水是生命之源，我們用水去灌溉農(nóng)業(yè)，為工業(yè)服務(wù)，生活更離不開水。從化學(xué)的角度、微觀的角度分析水的結(jié)構(gòu)，更讓我們對水有親近感，同時(shí)從水的電解實(shí)驗(yàn)研究水，對初中化學(xué)中水的電解有了更深刻的理解。

關(guān)鍵詞： 水的電解 初中化學(xué) 水的組成

說起水大家再熟悉不過了，可是人類的先輩們認(rèn)識水卻要晚于空氣。于是在九年級課本上有了先介紹空氣的組成再學(xué)習(xí)水的組成的順序。歷史上最初將物質(zhì)大致分為燃素和不可燃素兩大類，即任何能夠燃燒的物質(zhì)就是燃素，不燃燒的就是不可燃素。到后來隨著對空氣的進(jìn)一步認(rèn)識和對易燃空氣的熟知，人們對燃素說產(chǎn)生了動(dòng)搖。在十八世紀(jì)末，英國科學(xué)家普利斯特里把易燃空氣和和空氣混合盛在干燥、潔凈的玻璃瓶中，用電火花點(diǎn)火時(shí)，發(fā)出震耳的爆鳴聲，且玻璃瓶內(nèi)壁上出現(xiàn)了露珠，并確認(rèn)是水?？纱藭r(shí)兩位科學(xué)家并未解認(rèn)識到這一點(diǎn)，反將其解釋為是兩種氣體中都含有水的緣故?？梢荒曛?，法國偉大的化學(xué)家拉瓦錫通過對汞在空氣中的燃燒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)空氣中的可助燃且可供給呼吸的氣體是氧氣，另一種氣體是氮?dú)猓ɡ∥脑獠唤饩S持生命）。此時(shí)，拉瓦錫又進(jìn)一步重復(fù)了上述兩位科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)，并做了一個(gè)相反的實(shí)驗(yàn)：讓水蒸氣通過一根燒紅的槍管，待到“易燃空氣”。通過分析和歸納得出結(jié)論：水不是一種元素，而是“易燃空氣”和氧的化合物，且將易燃空氣名為“生成水的元素”（Hydrogen）即氫。但是在現(xiàn)在看來，拉瓦錫所做的實(shí)驗(yàn)用化學(xué)方程式表示為：2H■+O■■2H■O，4H■O+3Fe■Fe■O■+H■。到了近、現(xiàn)代隨著電氣時(shí)代的到來，拉瓦錫的這個(gè)結(jié)論有了更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——水的電解實(shí)驗(yàn)。

鑿其物必先利其器，所以水的電解實(shí)驗(yàn)設(shè)備有以下幾種：

①霍夫曼水電解儀：

②簡易裝置：

③自制裝置：

其中電源為直流電源，電壓為6～12V為佳，電壓低水電解速率慢，耗時(shí)長，大于12V則電壓過高，電解速率太快不易于收集電解產(chǎn)生的氣體。另外，由于水導(dǎo)電能力差，即使電壓再高，可電流小致使電解速率非常慢，因此為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電能力常在水中加入少量的濃H■SO■或濃NaOH溶液，這樣增大了水中離子的濃度增強(qiáng)了導(dǎo)電能力。而且，電極材料的選擇應(yīng)選擇活潑性遠(yuǎn)小于氫的材料，選碳電極、銅電極，最好選鉑電極。還有電極之間的間距至少應(yīng)大于5cm，這樣才能使電解效果頗佳。

水的電解實(shí)驗(yàn)具有非常重要的意義。第一，水的電解產(chǎn)生了氫氣和氧氣這充分告訴了我們水是由H、O兩種元素組成的化合物，充分證明水不是一種元素。第二，水電解實(shí)驗(yàn)的成功，對利用電直接分解化合物的方法廣泛應(yīng)用在了分析化學(xué)研究中。第三，使我們更清醒地認(rèn)識到化學(xué)與物理學(xué)科之間有親密聯(lián)系。

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