电解水实验的制约因素及应对方法，本文主要内容关键词为：制约因素论文,方法论文,电解水论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在初中化学教学中，使用部颁的“霍夫曼电解器”做电解水的演示实验时，常常会遇到下列问题：（1）电解速度慢，影响教学进度。（2）所得H[,2]和O[,2]的体积比偏差较大。O[,2]的体积明显少于所得H[,2]体积的1／2。（3）检验时，看不到H[,2]的安静燃烧和带火星木条在O[,2]中明显复燃。（4）H[,2]燃烧时火焰呈黄色。 看不到应有的淡蓝色火焰。（5）实验完毕，电解液不易排净，整套装置刷洗不便， 易对装置造成腐蚀；使用碱性电解液时，玻璃活塞易粘结，使整套装置报废。
那么，实验中为什么会出现上述问题，实验时又应如何避免呢？
1 制约因素
（1）电解水实验速度的制约因素
决定电解水实验速度的因素是电解液的电流强度。适当增大电解液的浓度，增大电极表面积及外加电压，尽量缩短极间距，可有效提高电解水的速度。
2.得到的H[,2]和O[,2]的体积比偏离2∶1，原因也是多方面的。
①H[,2]和O[,2]在水中的溶解度不同
常温常压下，O[,2]在水中的溶解度是31mL／L，而H[,2]却只有18.2mL／L。这样，电解产生的O[,2]比H[,2]溶解于水的部分要多些。
②气体在管内所承受的水压较大
实验中发现，气体在管内所承受的水压越大，H[,2]和O[,2]在水中的溶解度差别越大，体积比偏差也就越大。所以，设法降低两极管上方管内气体所承受的压强，可以明显地缩小H[,2]和O[,2]的体积偏差。
③电解液的成分不同，电极发生副反应，是造成实验结果偏差的一个主要原因。
电解时，常常在水中加入少量硫酸或氢氧化钠来配制电解液，以增强其导电性。
研究发现，如果用稀硫酸做电解液，阳极发生副反应，生成的过氧化氢在酸性溶液中较稳定，不易放出O[,2]，这样产生O[,2]的体积就比理论值低。如果改用稀氢氧化钠溶液做电解液，则可以避免发生类似的电极副反应，减少偏差。
④电极材料本身参加反应而氧化，是造成O[,2] 体积偏小的又一重要原因。
（a）如果用普通金属做电极在碱性介质中电解水， 阳极的金属本身在电解时会释放出部分电子（即：M—ne＝M[n＋]）， 并与新生态的原子态氧结合成金属氧化物薄膜。
若此金属氧化物为两性（例：ZnO和Al[,2]O[,3]等），则电极就会继续释放电子而被氧化，从而使O[,2]放出极少，偏差很大。 所以电极不可采用金属铝或含锌的黄铜。
实验表明，在碱性介质中，最好选用铂电极；用镀镍回形针、废旧电炉丝（Ni－Cr合金）或纯铁丝、细钢管等材料做电极效果也都很好。但以铅为电极及以石墨或炭精棒做电极时（因原子态氧与碳作用产生CO[,2]，极易溶于碱液）误差更大。
（b）如果选用酸性电解液，可用金属则不多。 由于大部分金属氧化物都易溶于酸，电极氧化更甚。一般只能用铂电极。
（3）点燃H[,2]时得不到淡蓝色火焰，主要是普通玻璃成分中钠元素的干扰，使火焰常呈黄色。
（4）检验H[,2]或O[,2]时现象不明显，主要是由于收集到H[,2]及O[,2]的量较少且气体排放速度太快而致。
（5）电解水装置中， 无专门的电解液排放口且固定在盒内及放气阀使用玻璃活塞是造成装置易被腐蚀及粘结的根本原因。
2 改进措施
综上所述，若实验中采取如下措施，效果会非常理想。
（1）选用10％～20％的氢氧化钠溶液作电解液， 并事先进行预电解，使H[,2]、O[,2]在电解液中溶解达到饱和。
（2）电解液充装完毕后，设法把漏斗从夹中取下， 倒扣在一个放在低处的烧杯中，再进行电解。电解完毕再把漏斗放回原位。
（3）用铂丝作电极或改用镍、铁作电极，弯成螺旋状， 并上提至两极管相通的H型横管附近，使两极间距缩短。
（4）用12V的铅蓄电池并联作电源，或使用电流负载较大的低压电源，使用16V电压；使用自制的整流电源，电压可放宽到36V。
（5）去掉玻璃活塞， 用乳胶管在阴阳两极管的上端分别接上一个弯曲的尖嘴导管（减慢H[,2]放出速度）和一个空干燥管（使O[,2]放出后聚集在管中，不易扩散），分别作H[,2]、O[,2]检验，并用输液管开关控制气体排放，可使H[,2]安静燃烧、木条在O[,2]中明显复燃；使用碱性电解液也更安全。
（6）为得到H[,2]燃烧的淡蓝色火焰，可透过蓝色钴玻璃进行观察，或用注射器针头来代替普通尖嘴导管。
（7）如把装置从盒中取下，用蝶形夹及铁夹等固定在铁架台上， 电解液的排放、装置清洗等也就方便多了。