水电解实验原理
水在通电条件下分解为氢气和氧气,该反应证明了水是由氢元素和氧元素组成的,同时也体现了化学变化中分子可分、原子不可分的规律。
实验装置及仪器
实验装置主要由水电解器(包含两个带有刻度的玻璃管)、直流电源、长颈漏斗(或分液漏斗)、导线等组成。水电解器的两个玻璃管分别连接电源的正负极,通过长颈漏斗(或分液漏斗)向装置内注入水,通常为了增强水的导电性,会加入少量的氢氧化钠溶液或稀硫酸。
实验现象
- 通电后,两个玻璃管内均有气泡产生。
- 连接电源负极的玻璃管(产生氢气)内气体体积与连接电源正极的玻璃管(产生氧气)内气体体积比约为2:1。
气体的检验
- 氢气的检验:将燃着的木条靠近负极玻璃管的尖嘴处,气体能燃烧,产生淡蓝色火焰,证明该气体是氢气。
- 氧气的检验:将带火星的木条靠近正极玻璃管的尖嘴处,木条复燃,证明该气体是氧气。
气体体积的测定
通过水电解器上玻璃管的刻度,可以直接读取产生的氢气和氧气的体积,从而验证二者的体积比约为2:1。这一比例关系也符合化学方程式中氢气和氧气的化学计量数之比,进一步从定量角度证明了该反应的规律性。
实验注意事项
1. 实验前要检查装置的气密性,防止气体泄漏,影响实验结果。
2. 加入的增强导电性的试剂(如氢氧化钠溶液)不能过多或过少,过少则导电性不足,反应速率慢;过多可能会影响实验现象的观察。
3. 通电时间不宜过短,否则产生的气体体积过少,不利于观察和检验;也不宜过长,避免装置过热。