解讀“水的電解”

陳長虎

摘 要： 水是生命之源，我們用水去灌溉農業，為工業服務，生活更離不開水。從化學的角度、微觀的角度分析水的結構，更讓我們對水有親近感，同時從水的電解實驗研究水，對初中化學中水的電解有了更深刻的理解。

關鍵詞： 水的電解 初中化學 水的組成

說起水大家再熟悉不過了，可是人類的先輩們認識水卻要晚于空氣。于是在九年級課本上有了先介紹空氣的組成再學習水的組成的順序。歷史上最初將物質大致分為燃素和不可燃素兩大類，即任何能夠燃燒的物質就是燃素，不燃燒的就是不可燃素。到后來隨著對空氣的進一步認識和對易燃空氣的熟知，人們對燃素說產生了動搖。在十八世紀末，英國科學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，用電火花點火時，發出震耳的爆鳴聲，且玻璃瓶內壁上出現了露珠，并確認是水?？纱藭r兩位科學家并未解認識到這一點，反將其解釋為是兩種氣體中都含有水的緣故?？梢荒曛?，法國偉大的化學家拉瓦錫通過對汞在空氣中的燃燒實驗發現空氣中的可助燃且可供給呼吸的氣體是氧氣，另一種氣體是氮氣（拉丁文原意不解維持生命）。此時，拉瓦錫又進一步重復了上述兩位科學家的實驗，并做了一個相反的實驗：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。但是在現在看來，拉瓦錫所做的實驗用化學方程式表示為：2H■+O■■2H■O，4H■O+3Fe■Fe■O■+H■。到了近、現代隨著電氣時代的到來，拉瓦錫的這個結論有了更準確的實驗驗證——水的電解實驗。

鑿其物必先利其器，所以水的電解實驗設備有以下幾種：

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，耗時長，大于12V則電壓過高，電解速率太快不易于收集電解產生的氣體。另外，由于水導電能力差，即使電壓再高，可電流小致使電解速率非常慢，因此為了增強水的導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了導電能力。而且，電極材料的選擇應選擇活潑性遠小于氫的材料，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大于5cm，這樣才能使電解效果頗佳。

水的電解實驗具有非常重要的意義。第一，水的電解產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，水電解實驗的成功，對利用電直接分解化合物的方法廣泛應用在了分析化學研究中。第三，使我們更清醒地認識到化學與物理學科之間有親密聯系。

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