作业帮电解水的能量转化形式
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/16 03:42:25
电解水的能量转化形式
电解水的能量转化形式
电解水的能量转化形式
电能转化成化学能
一、 在电场力的作用下，钾、钠、镁、钙、铁等带正电荷的阳离子和向阴极移动；碳酸根、硫酸根、盐酸根、硝酸根等带负电荷的酸根阴离子向阳极移动；
二、 同时，在电场力的作用下，水分子H2O在膜的两侧不断被电解成为OH-（氢氧根离子）和H+（氢根离子），反应式如下：
H2O OH- + H+
这个反应每个可...
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一、 在电场力的作用下，钾、钠、镁、钙、铁等带正电荷的阳离子和向阴极移动；碳酸根、硫酸根、盐酸根、硝酸根等带负电荷的酸根阴离子向阳极移动；
二、 同时，在电场力的作用下，水分子H2O在膜的两侧不断被电解成为OH-（氢氧根离子）和H+（氢根离子），反应式如下：
H2O OH- + H+
这个反应每个可导电水的电场都存在的，但由于其中的OH-离子和H-离子数目相同所以很快就被中和掉了。
三、 正极：根据电场的原理，电流的方向和电子移动的方向是相反的，也就是说在电流从正极流向负极的同时，电子却从负极流向正极；同样也可以说在正极是缺少电子的，而在负极是多余电子的。我们看，在正极就发生了如下的反应：
氢氧根离子有多余的电子，而正极需要电子，所以它们会失去电子（在正极只能发生失电子的反应）：
2OH- ─ 2e O2 + 2H+
氢根离子的密度因为氧气的析出会大大增强，从而使正极方面流出的水带有正电荷。
四、 负极：同样的，氢根离子需要电子，而负极有大量的多余电子的存在，所以它们会得到电子（在负极只能发生得电子的反应）：
2H+ + 2e H2
负极的OH-根不能失去电子，而随着氢气的析出OH-离子的密度也越来越大，从而使从负极流出的水带有负电荷。
五、 副反应：在电解发生的同时，产生了一些副反应：
阳极：空气、水中的二氧化碳和水中的氢氧根离子反应生成碳酸氢根离子
OH- + CO2 HCO3-
阴极：流向阴极的阳离子在电解力的作用下，和水反应成为离子状态的碱性物质
Mg2+ + 2H2O Mg(OH) 2 + 2H+
Ca2+ + 2H2O Ca(OH) 2 + 2H+
Na+ + H2O NaOH + H+
……
六、 综合上述：
在正极，酸根离子大量聚集，所以正极产出的水呈酸性，且带有正电位；
在负极，氢氧根离子大量聚集，所以负极产出的水呈碱性，且带有负电位；
注：电位数值的计算过于复杂，在这里不便详述。
七、 请注意：
在电解中起决定性作用的两个因素：
1、 膜的作用：膜在电解过程中所起的作用是阻断膜两侧的H+根离子和OH-根离子，不使其因相互流动而中和；但难的是，它还必须让大量的酸根离子和钾、钠、镁、钙等阳离子通过，以形成电流。所以许多国产膜都不能过关，以致影响电解效果。我们采用的是日本进口的最好的膜，不但保证电解效果好，而且寿命比一般的膜要长许多，可达到十年之久；
2、 极板的作用：为什么我们不用银板、铜板甚至铁板，而一定要用价格昂贵的铂钌涂层的钛板呢？这里涉及到一个科学问题，就是H2（氢气）和O2（氧气）的析出都需要能量（因为氢气在氧气中燃烧结合成水的过程中释放了大量的能量）加入，就是所谓氢和氧的“能垒”。相应的，这就需要我们所使用的电极需要有两个方面的功能：
1）、有很好的导电性，能够提供大量能量；
2）、具有催化剂的作用，能够尽量降低“能垒”；
由于是常用器具，又需要它有另一方面的特点：
3）、能够使用很长的时间，寿命比较长；
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