水通电分解(电解水)的实验现象可从宏观和微观两个层面进行描述,下面内容是综合多个实验资料拓展资料的现象及相关解释:
一、宏观实验现象
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电极产生气泡
接通直流电源后,两个电极(正极和负极)表面会持续产生无色气泡,且负极产生的气泡数量明显多于正极。- 缘故:水分子在电流影响下分解为氢气和氧气,氢气体积是氧气的2倍,因此负极(氢气侧)气泡更多。
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气体体积比
正极与负极产生的气体体积比约为1:2(氧气:氢气)。- 注意:实际实验中,由于氧气在水中的溶解度略高于氢气,初始阶段体积比可能小于1:2,但最终稳定在1:2左右。
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气体检验
- 正极气体(氧气):用带火星的木条伸入正极试管,木条复燃。
- 负极气体(氢气):点燃负极气体,发出淡蓝色火焰,燃烧后生成水(可用干燥烧杯观察到水珠)。
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能量变化
电解经过中,水吸收电能转化为氢气和氧气的化学能,因此反应需要持续通电。
二、微观现象与实质
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分子分解与原子重组
水分子(H?O)在电流影响下分解为氢原子(H)和氧原子(O),这些原子重新组合生成氢分子(H?)和氧分子(O?)。- 表达式:
$$2\textH}_2\textO} \xrightarrow\text通电}} 2\textH}_2↑ + \textO}_2↑$$
- 表达式:
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化学变化的本质
- 分子被拆分为原子,原子重新组合成新分子(氢分子和氧分子)。
- 反应前后原子种类和数量不变,但分子种类发生改变,属于分解反应。
三、实验注意事项
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增强导电性
纯水导电性差,需加入少量稀硫酸或氢*溶液以增强导电性。 -
安全提示
- 氢气易燃,需远离明火;氧气助燃,避免与可燃物接触。
- 使用直流电源,避免交流电导致两极气体混合。
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实验重点拎出来说
通过电解水实验可证明:- 水由氢元素和氧元素组成;
- 化学反应中分子可分,原子不可分。
四、常见误区
- 气体体积比混淆:误将质量比(氢氧质量比为1:8)与体积比(2:1)混淆。
- 反应条件遗漏:化学方程式中必须标注“通电”条件,否则方程式不完整。
怎么样?经过上面的分析现象和原理分析,电解水实验不仅直观展示了水的组成,还揭示了化学变化的微观本质。