电解水方程式
电解水的化学方程式为:2H₂O =通电= 2H₂↑ + O₂↑。
以下是对这个方程式更为详细的解读:
反应实质
水(H₂O)是由氢原子和氧原子通过共价键结合而成的化合物。在直流电的作用下,水分子会在电极表面发生得失电子的过程,从而实现分解。
在电解池的阴极(与电源负极相连的电极)处,水中的氢离子(H⁺)会获得电子,发生还原反应,其反应过程可以表示为:2H⁺ + 2e⁻ = H₂↑,多个氢离子不断获得电子,最终聚合成氢气(H₂)分子并从溶液中逸出形成气泡。
而在阳极(与电源正极相连的电极)处,是水中的氢氧根离子(OH⁻)失去电子,发生氧化反应,具体的反应式为:4OH⁻ – 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O,氢氧根离子失去电子后生成氧气(O₂)和水(H₂O),氧气以气体形式从溶液中逸出。
综合阴极和阳极这两个电极上发生的反应,整体的电解水过程就可以用化学方程式 2H₂O =通电= 2H₂↑ + O₂↑ 来表示,也就是每2个水分子在通电条件下,分解生成2个氢气分子和1个氧气分子,从生成气体的体积角度来看,氢气和氧气的理论体积比为2∶1,这一点在进行电解水的实验时也能够通过收集气体并对比其体积进行验证。
方程式书写依据
– 遵循质量守恒定律:方程式两边的原子种类和数目必须相等。在电解水的方程式中,左边是2个水分子,含有4个氢原子和2个氧原子,右边生成的2个氢气分子含有4个氢原子,1个氧气分子含有2个氧原子,两边原子的种类和数量完全一致,符合质量守恒定律的要求。
– 反映客观事实:它如实反映了电解水这一化学反应中,反应物是水,在通电的条件下,确实会生成氢气和氧气这两种产物的实际情况。
此外,根据这个基本的电解水方程式,我们还可以进行一些与之相关的化学计算,比如已知生成氢气或者氧气的质量、体积等数据,通过化学计量关系,推算出另一种气体的相应量,或者计算参与反应的水的量等,这在化学定量分析等领域有着重要的应用。
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