初中 化学 演示实验 进阶难度 自然界的水

电解水 —— 探究水的组成

两管气体为什么体积比是 2 : 1

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给水通电使其分解,观察两极产生气体的体积比,并用燃着的木条检验氢气和氧气,推断水的组成元素。

配套虚拟仿真:电解水 —— 探究水的组成(虚拟探究)

给水通电使其分解,观察两极产生气体的体积比,并用燃着的木条检验氢气和氧气,推断水的组成元素。

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实验目的

  • 通过电解水实验认识水的组成。
  • 学会检验氢气与氧气的方法。
  • 理解化学反应前后元素种类不变。

实验原理

水在通电条件下分解生成氢气和氧气:2H₂O —通电→ 2H₂↑ + O₂↑

两管中气体体积比约为 2 : 1,与化学方程式中系数比一致。

检验方法:负极产生的气体能被点燃并发出淡蓝色火焰,是氢气;正极产生的气体能使带火星的木条复燃,是氧气。

由生成物为氢气和氧气可知,水由氢元素和氧元素组成。

关键公式 / 方程式 2H₂O —通电→ 2H₂↑ + O₂↑

实验器材

水电解器(霍夫曼电解器)
直流电源
水(加少量硫酸钠或氢氧化钠增强导电性)
火柴、木条

实验步骤

1

组装装置

把电解器固定在支架上,加入含有少量硫酸钠的水,打开电源开关。

2

观察气体

通电后观察两玻璃管中液面下降情况,比较两极产生气体的体积。

3

检验氢气

待气体较多时,用燃着的木条靠近与负极相连的管口,打开活塞,观察气体燃烧现象。

4

检验氧气

用带火星的木条靠近与正极相连的管口,打开活塞,观察木条是否复燃。

5

记录分析

记录两管气体体积,计算比值,说明水的组成元素。

实验现象

通电后两极都有气泡产生,与负极相连的管中气体约为正极管的 2 倍。

负极气体被点燃后发出淡蓝色火焰:2H₂ + O₂ —点燃→ 2H₂O。

正极气体使带火星木条复燃。

实验结论

结论

水在通电条件下分解生成氢气和氧气,体积比约为 2 : 1。化学反应前后元素种类不变,说明水由氢元素和氧元素组成。

安全提示

请务必遵守以下安全要求

电解水装置通电时不要触摸电极。

检验氢气时要注意先排出管内空气,防止氢气与空气混合遇明火发生爆鸣。

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