- この記事のまとめ
- 水の電気分解
- 水 → 水素 ＋ 酸素
- 化学式
- 水素: H2
- 酸素: O2
- 水: H2O
- 化学反応式: 2H2O → 2H2 + O2
- 純粋な水は電気を通さない
- 水酸化ﾅﾄﾘｳﾑもしくは硫酸を少し加える．
- → 電気を通しやすくするため．
- 問題文で「うすい水酸化ﾅﾄﾘｳﾑ水溶液の電気分解」や「うすい硫酸の電気分解」とでてきたら，「水の電気分解」のこと．
- ピンチコック
- 実験前: 閉じておく
- 実験中: 開けておく
- 発生する水素と酸素の体積比: 水素 : 酸素 → 2 : 1
- 水素の確認方法は，火のついたマッチを近づけると，音を立てて燃える．
- 酸素の確認方法は，火のついた線香を近づけると，炎を上げて燃える．
こんなことを聞いたことありませんか？
純粋な水は電気を通さない．
では，こんなことも聞いたことありませんか？
「水の電気分解」水に電気を流すと，水素と酸素に分解する．
どっちやねん！？笑
水は電気を通さないんやろ？？なんで，電気を流して，分解できるの？？
この矛盾に気づいた人は勘が良い笑
この矛盾は，中学3年生で学習する「イオン」が関係しています．
中学2年生で学習する「水の電気分解」は，ある工夫をして，水に電気を流しています．
その工夫は，水酸化ナトリウムもしくは硫酸を少し加えるということです．
ひっかけ問題として，問題文に「うすい水酸化ナトリウム水溶液を電気分解した」とか「うすい硫酸を電気分解した」とあれば，どちらも「水の電気分解」を意味しています．
- 純粋な水は電気を通さない．
- 水酸化ナトリウムもしくは硫酸を少し加えて，電気を通しやすくしている．
- 「うすい水酸化ナトリウム水溶液の電気分解」「うすい硫酸の電気分解」は「水の電気分解」を意味している．
実験のようす，使用する実験器具
実験器具
- H字管 … アルファベットの”H”の形をしたガラス器具のこと
- 電極 … 炭素棒などを使う
- 電源の＋極につながれている電極を陽極
- 電極の−極につながれている電極を陰極
- 電源装置 … 電流を流すために使う
- ピンチコック … ただのクリップ
- 実験前: 閉じる．水が流れてしまうため．
- 実験中: 開ける．気体が発生し，H字管内の圧力が大きくなるのを防ぐため．
注意点 水酸化ナトリウムもしくは硫酸を加える
純粋な水は電気を通しにくいため，水酸化ナトリウムもしくは硫酸を少し加えます．
実験の結果：水素と酸素が発生
水に電気を流して電気分解すると，どうなるのでしょうか？
電気を流してしばらく経つと，電極から泡が発生しました．
さらに時間が経つと，その泡の量の違いがありました．
これらの泡の正体を確認していきましょう．
水素は陰極で発生
発生した気体に，火のついたマッチを近づけました．その結果，音を立てて燃えました．
この結果から，発生した気体は水素ということがわかります．
酸素は陽極で発生
もう一方の気体に，火のついた線香を近づけました．その結果，線香の火が激しく燃えました．
この結果から，発生した気体は酸素ということがわかります．
つまり，水を電気分解すると，水素と酸素が発生します．
これを化学反応式でまとめると，
水 → 水素 ＋ 酸素
2H2O → 2H2 + O2
となります．
化学反応式の係数が，発生した気体の体積比
化学反応式の係数に注目しましょう．
係数とは，化学式の前についている数字です．
水素(H2)の係数は「2」
酸素(O2)の係数は「1」 ← 省略されている
この係数が，発生した気体の体積比となります．
つまり，水の電気分解で発生した水素と酸素の体積比は，２：１になります．
これを知っていると，実験図を見ただけで，水素と酸素を区別することができます．
H字管で，多い気体は水素，少ない気体は酸素とわかります．
- 水の電気分解
- 水 → 水素 ＋ 酸素
- 2H2O → 2H2 + O2
- 水素は陰極で発生
- 火のついたマッチを近づけると，音を立てて燃える．
- 酸素は陽極で発生
- 火のついた線香を近づけると，炎をあげて燃える．
- 発生した気体の体積比
- 水素：酸素＝２：１
③【問題】水の電気分解
水の電気分解についてよく出る問題をまとめました．
- うすい水酸化ナトリウム水溶液に電気を流した時に発生する物質は何か．(2つ)
- (1)の反応は，化学反応の中でも何というか．
- (1)の化学反応式を答えよ．
- 水酸化ナトリウムを加えるのはなぜか．
- 実験を続けると，水酸化ナトリウム水溶液の濃度はどうなるか．
- 陰極に集まる気体は何か．
- 陽極に集まる気体は何か．
- 陰極に集まる気体の体積と陽極に集まる気体の体積は，何対何か．
- 実験開始前，ピンチコックは開けておくか．閉じておくか．
- 実験開始前，ピンチコックは開けておくか．閉じておくか．
- 水素，酸素
- 電気分解
- 2H20→2H2+O2
- 電気を通しやすくするため
- 濃くなる
- 水素
- 水素イオン(H+)はプラスの電気を持っているので，陰極に集まる．
- 酸素
- 酸化物イオン(O2−)はマイナスの電気を持っているので，陽極に集まる．
- 陰極：陽極＝２：１
- 閉じておく
- 開けておく
【まとめ】水の電気分解
コメント
わかりやすくて参考になりました。
すごく分かりやすかったです。ありがとうございます。
>>ナバロさん
ご質問ありがとうございます。
純粋な水は電気を通しにくいので、少量の水酸化ナトリウムを水に溶かして、電気分解を行います。
つまり、「うすい水酸化ナトリウム水溶液の電気分解」とは「少量の水酸化ナトリウムが溶けている水を電気分解する」ということです。