关于电解水电极反应及电解产物的探讨
电解水演示实验的探究
电解水演示实验的探究摘要电解水实验为中学化学的一个经典演示实验，然而在实验中很难得到氢气和氧气的体积比为2∶1的结果。
文章从离子电迁移率、超电势、溶液的酸碱度等影响电解水反应的主要因素入手，研究了电解水实验的科学原理，并运用这些原理结合改进后的实验装置进行了电解水实验过程的探究，获得了电解水实验的满意效果，很适合在课堂中进行演示。
关键词电解水实验探究离子电迁移率超电势溶液的酸碱度演示实验电解水实验的教学功能主要有2个方面：（1）通过水电解产生氢气和氧气的事实引导学生得出水是由氢元素和氧元素组成的；（2）从生成氢气和氧气的体积比为2∶1的实验结果推导出每个水分子含有2个氢原子和1个氧原子。
所以，本实验必须成功地检验出得到的气体分别是氢气和氧气，且要求准确地呈现它们的体积比为2∶1。
但是长期以来中学化学教师按教材上图示的方法操作[1]，往往得不到理想的实验效果，在短时间内2个电极上几乎不产生气体且正负极产生的气体的体积比不是2∶1，而是氢气体积远远大于氧气，这使化学教师难以启发学生从直观感知中导出水的微观构成。
对这一问题的解决有不少教师进行了一些探索[2～4]。
我们对该实验的反应原理、反应条件、反应装置以及操作过程进行了探究，找到了问题产生的原因，得到了满意的实验效果。
1 对电解水原理的探究1.1 外加电压和离子电迁移率的影响电解反应的进行以及反应速率的快慢与电解质溶液中的离子迁移速率有关，而且[5]:正离子的迁移速率负离子的迁移速率=阳极区减少的物质的量阴极区减少的物质的量（１）如果以r+和r-分别表示正、负离子的迁移速率，那么:在一定温度和浓度时，离子在外电场作用下的迁移速率与电位梯度成正比，可表示为：r+=U+d E/d L（２）r-=U-d E/d L（３）式中的比例常数U+、U-是电位梯度d E/d L=1 V•m-1时的离子迁移速率，称为离子电迁移率（又称为离子淌度），单位为m2•s-1•V-1[5]。
电解池中电解水的电极反应式
电解池中电解水的电极反应式
在电解池中，电解水是一个重要的反应过程。
电解水是指将水
分解成氢气和氧气的化学过程，这是通过在水中施加电流来实现的。
在电解水的过程中，两个电极（阴极和阳极）被放置在水中，然后
通过电流的作用，水分子将发生电解反应。
在电解水的过程中，阴极上的反应式是2H2O + 2e→ H2 +
2OH-，这表示水分子接受了电子并生成了氢气和氢氧根离子。
而在
阳极上的反应式是2H2O → O2 + 4H+ + 4e-，这表示水分子失去了
电子并生成了氧气和氢离子。
这两个反应式共同构成了电解水的电解过程，通过这个过程，
我们可以获得氢气和氧气这两种重要的气体。
电解水的反应式不仅
在实验室中有重要的应用，还在工业生产中有着广泛的应用，例如
氢气的制备和氧气的制取等。
总之，电解水的电解反应式是一个重要的化学过程，它不仅有
着理论上的意义，还有着实际应用的价值。
通过深入研究电解水的
反应式，我们可以更好地理解这一过程，并且更好地应用它在实际
生产中。
电解时电极产物的判断及电解类型的确定
电解时电极产物的判断及电解类型的确定一、电解时电解产物的判断（1）阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极（金属活动性顺序表中Ag以前的金属），则电极材料失去电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失去电子。
如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），就要看溶液中离子的失电子能力。
这时要根据阴离子的放电顺序加以判断。
常见阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根（2）阴极产物的判断直接由阳离子放电顺序进行判断，常见阳离子的放电顺序：①当H+的浓度较小时，Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+②当H+的浓度较大时，Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+二、电解类型的确定（1）电解水型含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如H2SO4、NaOH、K2SO4等）的电解阴极：4H+ + 4e－=== 2H2↑阳极：4OH－－ 4e－=== O2↑+ 2H2O总反应：2H2O 2H2↑ + O2↑（2）电解电解质型无氧酸（除HF外）、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外，如HCl、CuCl2等）溶液的电解。
阴极：Cu2+ + 2 e－=== Cu阳极：2Cl－－ 2e－=== Cl2↑总反应：CuCl2 Cu + Cl2↑（3）放氢生碱型活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外，如NaCl）溶液的电解。
阴极：2H+ + 2e－=== H2↑阳极：2Cl－－ 2e－=== Cl2↑总反应：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑ + Cl2↑（4）放氧生酸型不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3等）溶液的电解。
阴极：2Cu2+ + 4e－=== 2Cu阳极：4OH－－ 4e－=== O2↑ + 2H2O总反应：2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2↑+ 2H2SO4【例题1】电解100 mL含c(H+)＝0.30 mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04 mol电子时，理论上析出金属质量最大的是A．0.10 mol/L Ag+ B．0.20 mol/L Zn2+ C．0.20 mol/L Cu2+ D．0.20 mol/L Pb2+ 解析：选项A，先是Ag+ 放电，后是H+ 放电，阴极电极反应式为：Ag+ + e－= Ag，和2H+ + 2e－ = H2↑，当电路中通过0.04 mol电子时，只析出0.01 mol金属银，即1.08 g。
电解水工艺流程-概述说明以及解释
电解水工艺流程-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:电解水工艺流程是一种通过电解的方式将水分解成氧气和氢气的过程。
这一工艺流程主要应用于氢能源的生产和储存领域。
随着可再生能源的发展和能源转型的迫切需求，电解水工艺流程逐渐受到了广泛的关注和研究。
在传统工艺流程中，水的分解需要使用化学物质作为媒介，如氢氧化钠或酸性溶液等。
而电解水工艺流程则是利用电力来驱动水的电解反应，将水分子分解成氧气和氢气。
这一过程中，利用电解槽中的电极和电解质的作用，水分子被分解成氢氧离子和氢离子，并在电极的作用下进行还原反应，从而产生氧气和氢气。
电解水工艺流程具有多个优势。
首先，它是一种环保和可持续的能源生产方式，因为水是一种广泛存在且可再生的资源，且在电解过程中不会产生任何有害物质。
其次，电解水工艺流程的能源转化效率较高，可以通过优化电解槽和电解质等工艺参数来提高氢气的产生效率。
此外，电解水工艺流程还可以与其他能源系统相结合，如太阳能电池和风能发电机等，实现对可再生能源的储存和利用。
然而，电解水工艺流程也存在一些挑战和问题。
首先，当前的电解水技术仍面临着成本较高的问题，包括电解槽的制造成本和能源消耗成本等。
其次，电解水过程中的氢气还需要进行有效的分离、储存和利用，以确保其安全和高效利用。
此外，电解水工艺流程还需要更深入的研究和探索，以改进工艺参数、提高产氢效率，并解决一些技术难题，如电极的稳定性和寿命等。
总之，电解水工艺流程是一种重要的能源生产和转化方式，具有广阔的应用前景。
通过持续的研究和创新，我们可以不断改善电解水技术，提高其效率和可持续性，为实现清洁能源的可持续利用做出重要贡献。
1.2 文章结构文章结构是写作一篇长文时的重要组成部分，它有助于读者更好地理解文章的逻辑结构和内容安排。
在本文中，我们将按照以下目录结构来展开讨论电解水的工艺流程。
首先，在引言部分，我们将对本文进行概述，介绍电解水工艺流程的背景和意义。
电解水正负极反应方程式 理论说明以及概述
电解水正负极反应方程式理论说明以及概述1. 引言1.1 概述在当今社会中，水资源的供应和保护已经成为全球关注的焦点。
电解水作为一种重要的技术手段，可以将水分解为氢气和氧气，并在能源存储、燃料电池等领域具有广泛的应用前景。
了解电解水过程中正负极反应方程式的理论说明对于深入探究这一现象以及优化相关技术具有重要意义。
1.2 文章结构本文主要围绕电解水的正负极反应方程式展开论述，共分为引言、电解水的基本概念、正极反应方程式、负极反应方程式和结论与展望五个部分。
首先通过概述部分介绍电解水技术的背景和意义，然后详细阐述电解水的基本概念以及实验原理和方法。
接着，在正极和负极反应方程式两个章节中，我们将关注它们的基础知识、化学方程式和机制说明，同时分析影响因素和条件。
最后，在结论与展望部分总结讨论了本文所涉及的内容，并对未来研究方向和发展趋势进行了展望。
1.3 目的本文旨在提供关于电解水正负极反应方程式的概述和理论说明。
通过对电解水技术的基本概念和实验原理的介绍，读者可以更好地了解这一重要技术。
同时，详细阐述正负极反应方程式以及影响因素和条件的分析，有助于深入探究其机制并为相关领域的研究和应用提供指导。
最后，文章的结论部分将对整篇论文进行总结，并对未来研究方向和发展趋势进行展望，以推动电解水技术的进一步发展与应用。
2. 电解水的基本概念2.1 电解水的定义电解水是指通过施加电流，将纯净水中的化学分子转化为离子的过程。
在一个含有两个电极（正极和负极）的电解池中，当外部电源施加足够高的电压时，水分子会发生电离作用，产生氢气和氧气。
2.2 电解水的重要性电解水具有广泛的应用领域。
首先，它是制取氢气和氧气的重要方法之一。
由于氢气可作为清洁能源，并且无污染排放，因此对于未来替代传统能源具有巨大潜力。
其次，在实验室中，电解水被广泛用于进行各种化学实验，并且也常被用于燃料电池等设备中。
此外，通过调节正负极反应条件及控制反应速率可以进一步研究和优化相关工艺。
浅谈电解水制氢的原理及发展
浅谈电解水制氢的原理及发展一、本文概述随着全球对可再生能源和环保技术的日益关注，电解水制氢作为一种清洁、高效的能源转换和存储方式，正受到越来越广泛的关注和研究。
本文旨在深入探讨电解水制氢的基本原理，以及其在全球能源转型和可持续发展战略中的重要地位。
我们将从电解水制氢的基本原理出发，分析其发展历史、技术现状，并展望未来的发展趋势和挑战。
通过对电解水制氢技术的全面解读，本文旨在为相关领域的研究者、政策制定者以及社会公众提供一个清晰、全面的视角，以推动这一技术在全球范围内的广泛应用和发展。
二、电解水制氢的基本原理电解水制氢是一种通过电解水分子（H₂O）来生产氢气和氧气的方法。
其基本原理主要基于电解化学反应和电解槽的工作机制。
电解水的过程主要包含两个主要的半反应：阳极（正极）的氧化反应和阴极（负极）的还原反应。
在电解槽中，水被分解成H⁺离子和OH⁻离子。
当直流电通过电解槽时，H⁺离子在阴极（负极）上接受电子，被还原成氢气（H₂）。
同时，OH⁻离子在阳极（正极）上失去电子，被氧化成氧气（O₂）和水（H₂O）。
这两个反应是同时进行的，因此电解水制氢的过程不仅生成了氢气，也生成了氧气。
这个反应表明，每分解一个水分子，就会产生两个氢气分子和一个氧气分子。
电解水制氢的效率主要取决于电解槽的设计、电解质的性质和电流密度等因素。
电解水制氢的优点在于其产物纯净，生成的氢气和氧气都是高纯度的，可以直接用于各种应用。
电解水制氢的过程也相对简单，只需要水、电和电解槽就可以进行。
然而，电解水制氢的能耗较高，使得其成本相对较高，这是限制其大规模应用的主要因素之一。
随着科技的发展，人们正在努力提高电解水制氢的效率，降低其能耗和成本。
例如，研究人员正在开发新型的电解槽和电解质，以提高电解效率；也在探索利用可再生能源（如太阳能、风能等）来供电，从而降低电解水制氢的碳足迹。
电解水制氢的基本原理是利用电解化学反应将水分子分解成氢气和氧气。
电解水的反应动力学原理
电解水的反应动力学原理
1.电解水的机理
电解水是通过在电极上施加电压，使水分子发生氧化还原反应，生成
氢气和氧气。
在电解过程中，电极上的正极是产生氧气的极，通常使用氧
化剂来做正极，如氯化二氧化锆氧化剂。
负极是产生氢气的极，通常使用
还原剂来做负极，如氯酸钡还原剂。
通过施加电压，水分子在电极上发生
氧化反应，正电荷离子被氧化剂接收而产生氧气；同时，在负极上，电子
被还原剂接收而产生氢气。
2.电解速率与电流密度的关系
电解速率是指单位时间内电极上发生反应的物质的摩尔数。
电解速率
与电流密度之间存在一定的关系。
一般来说，电流密度越大，电解速率越快。
这是因为电流密度增大会导致电解产生的氧气和氢气的生成速率加快，进而加快了水分解的速度。
3.温度的影响
温度对电解速率也有一定的影响。
一般来说，温度升高会加快电解反
应速度。
这是因为温度升高会使水分子的活动性增加，分子速度增加，进
而增加了电解反应的碰撞频率和能量。
因此，在同样的条件下，高温下的
电解速率较快。
4.电解电压的影响
电解反应需要施加一定的电压，电解电压的大小会直接影响电解速率。
一般来说，电解电压越大，电解速率越快。
这是因为电解电压的增大会提
供更多的电能，使电解反应的能量增加，进而加快反应速率。
5.电解电极的材料
电解电极的材料也会影响电解速率。
一般来说，电解电极的材料需要具有良好的电导性和稳定性，能够承受电解反应中产生的气体的沉积和电解物质的腐蚀。
常用的电解电极材料有铂、钴、铁、铜等。
电解水实验探究报告
电解水实验探究报告摘要：本实验通过对水进行电解，探究了原水、正负极产物以及水电解现象。
实验结果表明，通过电解水可以得到氧气和氢气，同时水分子也发生了电解现象，并且电解过程中会产生一定的氢氧化钠溶液。
研究表明，电解水不仅是一种应用广泛的实验方法，更是一种可以用于分析水质成分的重要手段。
引言：水是地球上最常见的物质之一，它的分子式为H2O。
水是一种极化分子，由氧原子和两个氢原子组成。
在水中，氧原子与氢原子形成共价键，使得氧原子带有部分负电荷，而氢原子带有部分正电荷。
这种电性差异使得水具有极性。
当电场作用于水中时，正极吸引带负电荷的氧原子，负极吸引带正电荷的氢原子，从而导致水分子的电离。
电解水是通过加电场的方式将水分解为氢氧两种气体的过程。
本实验旨在通过电解水实验，探究水的电解现象和电解产物。
实验设计：材料及仪器：直流电源、电解槽、两根电极、接线、导线等。
实验步骤：1.将电解槽中加入适量的蒸馏水（约200毫升）。
2.将两根电极插入电解槽中，确保两极电极与水接触，且两极之间距离适当。
3.将两电极与直流电源连接，注意保持正负极的一致性。
4.打开直流电源，设定合适的电压和电流值。
5.观察实验现象，并记录观察结果。
6.关闭直流电源，取出电解槽中的产物。
7.对得到的产物进行分析和测试。
结果与讨论：实验中观察到，当直流电源接通后，电解槽中的水发生了明显的变化。
正极冒出气泡，气泡呈现悬浮在水面上的状态，且气泡较小；而负极冒出的气泡则较大。
根据化学知识，可知这些气泡应分别为氢气和氧气。
将产生的气体收集起来，在适当的条件下，可用火柴点燃，发现两种气体都可燃烧。
通过进一步的实验观察和实物测试，发现电解过程中，会在负极产生氯离子，并在正极处产生氢氧根离子（OH-），这些离子在接触水分子时，会形成一定浓度的氢氧化钠溶液。
根据实验结果负极反应：2H2O+2e-→H2+2OH-正极反应：4OH-→2H2O+O2+4e-结论：本实验通过电解水方法，得到了水的电解现象和产物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第27卷第6期咸宁学院学报Vo.l27,No.6 2007年12月Journal of X ianning College Dec.2007文章编号:1006-5342(2007)06-0161-03关于电解水电极反应及电解产物的探讨*徐俊龙1,郭璐楠2(1.崇阳县众望高中化学组,湖北咸宁437500;2.武汉市新洲区第三中学化学组,湖北武汉430415)不少高中化学教辅资料在书写电解稀H2SO4或电解N a OH(aq)、Na2SO4(aq)等的电极(Pt做电极)反应式时存在问题,如:电解稀H2SO4时写成, /阳极:4OH--4e-=O2{+2H2O,4H2O W4OH-+4H+或直接写为:4OH--4e-=O2{+2H2O (错误)))笔者注,下同);阴极:4H++4e-=2H2 {(正确)0,电解N a OH溶液时写成,/阳极:4OH--4e-=O2{+2H2O(正确);阴极:4H++4e-= 2H2{,4H2O W4OH-+4H+或直接写为:4H++ 4e-=2H2{(错误)0.本文,谈谈笔者就此而引发的一系列思考,以引起广大同仁的探讨.1对电极反应式书写错误的分析出现上面的典型错误,是由于下面的观点引起的:(1)不少人觉得用电离平衡的观点分析比较正确,就草率的认同以上结论;(2)也有人由物理化学基础知识知:无论是电导率(K)还是离子迁移率(U)H+离子或OH-离子都远大于其它离子,于是断定在电极上优先放电的是H+与OH-;(3)还有人根据能斯特(N er nst)方程式计算得:U A(H+/ O2,Pt)=U B(OH-/O2,Pt),U A(H+/H2,Pt)=U B (OH-/H2,Pt),说明U的值与溶液(不同介质)中所含离子的浓度无关,,所以,上面的书写方式就被默认是不争的事实,而广为讹传.仔细分析会发现上面的解释失之偏颇:(1)在电极表面存在/双电层0,离子只是在本体溶液中运动,与在电极表面上运动是有区别的[1];(2)实际的电解是外界提供电能,使所对应的原电池的电池反应发生逆转.显然,由可逆电极的定义知:在电极上发生反应的不一定是离子,气体分子、水分子等皆有可能.所以对照氢-氧原电池在不同的介质(酸性或碱性环境)的电极反应不同,可推知电解水时不同介质中电极反应亦不同.正确的书写方式如基础物理化学教科书[2]上标准电极电势表中所示:/在酸性介质中,阳极:2H2O-4e-= O2{+4H+(UßA=1.229V),阴极:4H++4e-= 2H2{(UßA=0.0000V);在碱性介质中,阳极: 4OH--4e-=O2{+2H2O(UßB=0.401V),阴极: 4H2O+4e-=2H2{+4OH-(UßB=-0.828V).0 2对电极反应机理的讨论怎么理解不同介质中电极反应的不同呢?简单地说:在酸性溶液中c(H+)>>c(OH-),在阳极区是H2O中的氧被氧化而非OH-的氧被氧化,同理在碱性介质中由于c(OH-)>>c(H+),所以在阴极区被还原的氢来源于H2O而不是H+;详细的论述可由以下电极反应机理来理解.2.1酸性介质(以下描叙中M表示金属电极)中的电极反应阴极分三步进行[1,3,4]:a.M+e-+H3O+W M -H+H2O,b.2M-H W2M+H2{,c.H3O++M-H+e-W M+H2{+H2O,即总变化为:2H++2e-W H2{;阳极也分三步进行:a.M+H2O W M-OH +H++e-,b.M-OH W M-O+e-+H+,c.2M-O W O2{+2M,即总变化为:H2O-2e-W2H++1/2O2{2.2碱性介质(M同样是表示金属电极)中的电极反应阴极的电极过程可表示为[1,3,4]:a.H2O+M+ e-W M-H+OH-,b.2M-H W2M+H2{,c.H2O +M-H+e-W M+H2{+OH-即总变化为:2H2O+2e-W H2{+2OH-;阳极的电极过程同样可表示为:a.M+OH-W M-OH-,b.M-OH-W M -OH+e,c.M-OH-+M-OH W M-O+M+H2O*收稿日期:2007-09-25+e-,d.2M-O W O2{+2M;即总变化为:2OH--2e-W1/2O2{+H2O2.3中性介质中的电极反应这一直是大家感到困惑的一个问题.笔者查阅众多文献,发现在书写电极反应式时,主要有两种典型的观点[1,2],而对于中性介质的电极过程动力学机理却都只字未提.由于H2和O2析出的超电势都很高,可根据塔菲尔(Tafel)公式G=a+bl n j查表计算(用Pt作电极),知中性溶液的E实际在2.2V左右,酸性或碱性中的E实际在1.7V左右,所处的条件相同(理论上超电势应相同,则分解电压也应无区别),为什么两者还存在这么大的差距(约为0.5V),且均远远高于理论分解电压(Eß理论=Uß正-Uß负=1.229V),可推测在中性介质中的电极反应机理应与酸性或碱性介质时不同,才导致分解电压不同,所以电极反应式的书写也应不同.因此,笔者认为中性介质时较合理的写法为:阴极:2H2O+2e-W H2{+ 2OH-;阳极:H2O-2e-W2H++1/2O2{(有兴趣的读者,不妨据本文所列文献去研读或去查阅其他文献,循径问幽,会有更多的收获.)3关于超电势在电解水过程中的影响3.1解释为什么实际分解电压远高于理论分解电压由理论分析知电解水的理论分解电压在Pß下Eß理论=1.229V,但是由于H2和O2在不同的电极材料上,存在着/超电势0[2,5],使得实际的分解电压[6]远大于Eß,例如电解以下溶液(注:所列各种溶液,浓度为(1/z)m ol/L(即当量浓度),Pt作电极时):H2SO4的E实际= 1.67V,Na OH的E实际=1. 69V,HNO3的E实际=1.69V,H3PO4的E实际=1. 70V,KOH的E实际=1.67V,NH3#H2O的E实际= 1.74V,N a NO3的E实际=2.15V,K2SO4的E实际=2. 20V,Na2SO4的E实际=2.21V等,所以对于电解这些物质时,外电压不能低于E实际才行(从动力学角度考虑,实际中一般采用的电解电压为12V~ 24V).3.2超电势的应用之一,为我们纠正一些错误例如:流行很久的一道试题:/将一个Cu-Zn 原电池来做外电源(设处于标态),与电解CuSO4 (设浓度为1m o l/kg)的电解池的两电极(Pt)相联,要求写出电解池中所观察到的现象和两极的电极反应式.0在理论上E外电源=U正-U负=0.377-(-0.7628)=1.0998V大于电解池的E理论分解=U A(H+/ O2,Pt)-U A(Cu2+/Cu)=1.229-0.337-0.05916p H =0.892-0.05916p H U0.537V(假设溶液的p H U6),可行!然而实测CuSO4的E实际分解=1.49V,显然本题的实验现象和电极反应都是子虚乌有的,即不可能用Pt作电极的Cu-Zn原电池做外电源来电解水.(注:如果本试题电解池中用的不是Pt电极,而是改用Cu作电极[7],会有什么样的现象与结果呢?有兴趣者不妨思考一下.)4电解水产物的讨论4.1分解电压对产物的影响外电压是否越高(电流密度j越大)越有利于电解呢?我们又知:/2H SO4-W S2O82-+2H++ 2e-(UßA=2.18V),2SO42-W S2O82-+2e-(UßA= 2.06V),2H2O W H2O2+2H++2e-(UßA= 1. 776V),0[8]即说明电压过高时会有:/2H2O通电H2SO4或NH4H SO4或K H SO4等混液H2O2+H2{[历程:2H2SO4y H2S2O8+H2{,H2S2O8+ H2O y H2SO5+H2SO4(快),H2SO5+H2O y H2O2+ H2SO4(慢)]的副反应发生0[8].这一反应,以前是工业上大量生产H2O2的一种重要的方法的基本反应原理.有人可能会反驳:Pt的存在不是能催化H2O2的分解吗?工业上用电解法生产H2O2的电解槽是有隔膜的!这样说固然不错,H2O2的产生与分解是并存的,但是两种作用谁的速率大呢?从这方面考虑不是豁然开朗了吗?所以,不难理解电压过高对电解产物的影响.4.2电极反应本身不可避免的副反应单从阳极能产生O2知,首先是产生原子态氧,随即发生:2O=O2,当然不可避免发生:3O= O3,O+H2O=H2O2.所以综上所述:电解不一定是H2和O2,还有O3和H2O2、H2S2O8产生.因此对于电解产物恰当的描述为:/在适宜的外电压下,产物主要是H2和O20才是较准确的.4.3产物的体积比问题下面的试题就能很好的说明这问题.试题:分别以新配制的N a OH,H2SO4溶液作为电解质溶液进行电解,在阴极得到H2,在阳极得到O2.理论上两种气体的体积之比应为2B1,然而实验结果却不是2B1,数据如下表:162咸宁学院学报第27卷电解时间(m i n)123,,78910Na OH 阴极生成气体的体积(mL)61220,,55657585阳极生成气体的体积(mL)247,,26313641H2SO4阴极生成气体的体积(mL)61220,,50586674阴极生成气体的体积(mL)124,,16192225(1)以N a OH溶液为电解液,自7m in后的每m in内生成的两种气体体积之比为2B1,为什么?(2)以H2SO4溶液为电解液,在电解过程中生成的两种气体体积之比均不为2B1,为什么?(回答尽可能具体些)参考答案:(1)开始电解生成的H2和O2,其一,两者均要溶于电解溶液中,因O2的溶解度大于H2;其二,两种气体还被电极吸附,由于对氧的吸附能力大于氢;其三,由于初生氧与电极金属反应形成氧化层或初生的氧与水中的杂质反应而消耗;所以开始几分钟时O2的体积显得少些.几分钟后,溶解、吸附、消耗等达到饱和状态,此后生成的气体体积比保持2B1.(2)电解过程中生成气体的体积均不为2B1,表明除H2和O2溶解、吸附、消耗等能力不同外,在阳极必然发生了副反应,可能生成H2O2、O3、H2S2O8等.5结论通过以上讨论,我们可以得到如下结论:(1)不同介质中电极反应可能是不同的;(2)电极放电反应也不一定是离子优先于分子;(3)电解水时,两电极均存在超电势,因而实际分解电压远高于理论分解电压;(4)电解产物以H2和O2为主,电压过高可能生成H2O2、O3、H2S2O8等副产物,由于各种因素使得H2和O2的体积比不是严格的2B1.以上这些,希望广大中学化学教师在处理电解水这一问题时能够引起重视.参考文献:[1]杨辉,卢文庆.应用电化学[M].北京:科学出版社,2001.22~24,57~61,69~70,176~182.[2]傅献彩等.物理化学(下册)[M].第4版.北京:高等教育出版社,1990.509.603~604.661 ~672.[3]查全性等.电极过程动力学导论[M].第2版.北京:科学出版社,1987.325~349.368~379.[4][苏]L#L安特罗波夫著,吴仲达等译,胡志彬校.理论电化学[M].北京:高等教育出版社,1982.[5]北师大等三校.无机化学(上册)[M].第4版.北京:高等教育出版社,2002.339~377.[6]朱元宝等.电化学数据手册[M].长沙:湖南科学技术出版社,1984.[7]丁亮中.以丹聂尔电池为电源电解硫酸钠溶液的实验研究[J].益阳师专学报,1995,12(5):92~97.[8]姚凤仪等.氧、硫、硒分族.无机化学丛书第五卷[M].北京:科学出版社,1990.110~111.致谢:本文得到咸宁学院化学与生命科学系的王恒煜老师和王军涛老师的悉心指导,在此向两位老师表示诚挚的谢意!163第6期徐俊龙,郭璐楠关于电解水电极反应及电解产物的探讨。