電解水的實驗探究

河北省霸州市第八中學 楊海燕

一、提出問題

我們知道，物質是由元素組成的。水是生活中常見的物質，那水是由什么元素組成的呢？為了激發學生的學習興趣，提高他們的實驗探究能力，老師組織同學們開展了電解水的實驗探究。

二、實驗準備

為了培養學生的動手能力，老師讓同學們分組按照圖1 組裝電解水的簡易裝置。老師檢查完同學們組裝好的裝置后告訴他們，由于純水是不導電的，在電解水的時候要加入氫氧化鈉、硫酸鈉或硫酸增強水的導電性。電解水時要使用直流電源，老師指導同學們把直流電源與電解水的裝置連接好，并提醒他們電壓最好選擇在8～24 V 范圍內。

圖1

三、進行實驗

檢查好裝置的氣密性后，在裝置中加入氫氧化鈉水溶液。閉合開關接通直流電源，觀察到兩個電極上都有氣泡產生，負極產生氣泡的速率比正極快。一段時間后，負極產生氣體的體積是正極的2 倍，如圖2。用帶火星的木條檢驗正極產生的氣體，發現木條復燃，證明正極產生的是氧氣；用燃著的木條檢驗負極產生的氣體，氣體能燃燒，火焰呈淡藍色，證明負極產生的是氫氣。

圖2

四、實驗結論

水是由氫元素和氧元素組成的。電解水的微觀本質是：水分子破裂為氫原子和氧原子，兩個氫原子結合成一個氫分子，兩個氧原子結合成一個氧分子。

五、實驗拓展

電解水的速率與哪些因素有關呢？針對同學們提出的新問題，老師指導他們進行了深入探究。

首先，同學們電解質量分數為10%的氫氧化鈉溶液，測量電壓分別為8 V、12 V、16 V 時在負極收集10 mL 氫氣所需的時間，發現相同條件下電壓越大，電解水的速率越快。然后，同學們在相同電壓下電解質量分數分別為3%、5%、10%的氫氧化鈉溶液，發現水中氫氧化鈉含量越高，負極收集10 mL 氫氣所需的時間就越短，證明相同條件下水的導電性越強，電解水的速率就越快。