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比比看:解離與電解

在文檔中 第十三章 電解質 (頁 28-31)

由小漸大 (3)先由小漸大,再由大漸小 (4)由大漸小。

12.口腔內的唾液呈 性,口腔內的食物則容易轉變成 性物質。

13.海水中含量最多的金屬離子是 (1)K (2)Na (3)Ca2+ (4)Mg2+。 14.海水中含量最多的負離子是 (1)Cl (2)Br (3)SO42- (4)I。 15.比較(甲)碳酸鈉(乙)碳酸氫鈉的性質,試回答下列問題:

(1)水溶液的鹼性較強的是 。 (2)作為酸鹼滅火器的材料是 。

(3)可與稀酸作用產生二氧化碳的是 。 (4)加熱後,可產生二氧化碳的是 。 (5)烘培麵包時所用的發粉是 。

13-5 電流的化學效應

大家都知道,水是由氫與氧兩種元素所組成的,但如何將水分解出 氫與氧呢?於西元1800 年英國科學家奈可爾生,自己製作一伏打電 池,並於電池兩極連接兩金屬導線放入水中,結果發現水中的金屬 導線產生了氣泡,於是水可被分解出氫氣與氧氣,此乃人類第一個 利用電流引起化學反應的實驗,並稱之為電解。

溫故知新:電流的三大效應:

電流有三大效應,分別是電流磁效應、電流化學效應與電流熱效應。

1.電流磁效應:通電的導線周圍產生磁場的現象,12-3。

2.電流化學效應:當電流通過電解質溶液時,電解質會產生化學 反

應的現象,13-5。

3.電流熱效應:當電流通過電阻時,會產生熱的現象,14-4。

一.電解:當電流通過溶化的電解質或電解質的水溶液時,在兩極會 發生化學反應。這種利用通電使化合物進行化學反應,亦 是將電能轉換成化學能。所以,稱之為電解。

比比看:解離與電解

1.解離:電解質溶於水時,可生成自由移動的正、負離子。

(1)是一種自然發生的現象,不需外加能量(通直流電)。

(2)其水溶液仍呈電中性,只是正、負離子會往四處自由運動。

(3)如下圖一所示。

2.電解:當電流通過電解質溶液時,在兩極會產生化學反應的現象。

(1)電解質導電時,正、負兩極會產生化學變化,將電能轉換成化學 能。

(2)電解時,正離子往負極游動,得到電子而形成新物質;負離子 往正極游動,失去電子而形成新物質。

(3)如下圖二所示。

圖 一 圖 二 二.水的電解:

1. 電解的裝置如右圖所示。

2. 注意事項:

(1)因為純水之解離度很差 (很難導電),所以電解時須 加入少量的氫氧化鈉或稀硫 酸,幫助導電。

(2)電源的正極需與正極相接,

負極需與負極相接;且需用 直流電。

(3)由於所產生的氫氣與氧氣均不易溶於水,故用排水集氣法,

收集產物。

(4)電解時,串聯的電池數愈多,總電壓愈大,則電解的速度 愈快。

(5)電解時,兩電極棒愈靠近愈好,可使得電解時間縮短;但不得 接觸。

(6)氫氧化鈉水溶液會侵蝕皮膚,不小心沾到時,應立即以清水沖 洗。

3. 結果:

(1)產物:通電時,水中的 OH離子游向正極,所以正極產生

氧氣;而H+游向負極,所以負極產生氫氣;兩極產生的氣 體,均不易溶於水,所以利用排水集氣法收集。

(2)電解反應式:

2 H2O  2 H2(負極) + O2(正極)

體積比: 2 : 1 (莫耳數比)

質量比: 1 : 8 (3)產物的檢驗:

 氧氣的檢驗:可使熄滅的火柴復燃,可知其具有助燃性。

 氫氣的檢驗:以點燃的火柴靠近收集氣體的試管,則可聽到爆鳴 聲,且為淡藍色火焰,故可知氫氣具有可燃性。

三.硫酸銅水溶液的電解:

1.電解的裝置如右圖所示。實驗室 中,通常以碳棒為電極,以藍色 硫酸銅水溶液為電解液,電解時 水溶液中的正離子(Cu2+)游向負 極,接受電子而變成紅色銅金屬

;而負離子(SO42-)則游向負極,

並產生氧氣。電解後,因為銅離子濃度愈來愈低,所以藍色逐 漸變淡。

2.結果:

(1)產物:通電時,硫酸銅水溶液中的 SO42-離子游向正極,所 以正極產生氧氣;而Cu2+游向負極,所以負極產生 金屬銅;溶液顏色變淡且pH 值變小,水分子減少。

(2)兩極反應式:參考而已 負極:2 Cu2+ + 4 e  2 Cu 正極:2 H2O  O2 + 4 H+ + 4 e

總反應:2 CuSO4 + 2 H2O  2 Cu + O2 + H2SO4

(3)總結:電解硫酸銅水溶液時,電極若不相同時,其產物亦 隨之改變。如,

 當正極是用碳棒,負極是用碳棒時,則正極產生氧氣,而負 極則產生銅金屬;而溶液顏色逐漸變淡。

 當正極是用碳棒,負極是用銅棒時,則正極產生氧氣,而負 極則產生銅金屬;而溶液顏色逐漸變淡。

 當正極是用銅棒,負極是用碳棒時,則正極發生銅金屬變成 銅離子,而負極則產生銅金屬;而溶液顏色不變。

 當正極是用銅棒,負極是用銅棒時,則正極發生銅金屬變成

銅離子,而負極則產生銅金屬;而溶液顏色不變。

溫故知新:化合物與混合物的比較

化 合 物 混 合 物 性 質 不具有成分物質的性質 仍具有成分物質的性質

組 成 各成分物質有一定重量比例 各成分物質沒有一定重量比例 生 成 為化學變化的產物 生成時不發生化學變化

分 離 只能用化學方法分離 可用物理方法分離 特 性 具有一定的特性(如,沸點、

熔點、密度等等)

無一定特性

組 織 組織均勻 組織可能均勻,亦可能不均勻

範 例 水、二氧化碳、氯化鈉 空氣、汽水,墨水、食鹽水 四.水的合成:將氫氣在空氣(氧氣)中燃燒,即可生成水蒸氣。反應如

下所示:2 H2 + O2  2 H2O

(1) 生成水所需之氫氣、氧氣體積比為 2:1。

(2) 氫氧化合成水,氫、氧、水之質量比為 1:8:9。

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