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宝宝疾病 初三化学题，急急急急！！！
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发布时间：2007-07-09 12:08:48
>>>>>>>>提问
根据水电生成氢气和氧气的微粒变化，说说分子和原子在化学反应中是怎样变化的?
>>>>>>>>休闲宝贝网回答：
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电解水产生氢气和氧气。水的电解就是在外电场作用下将水分解为H2（g）和O2（g）。
純水為極弱的電解質(1 L的水僅產生10-7M之H+與10-7 M之OH-)難導電，故須加入少量硫酸、氫氧化鈉或易解離之電解質如NaCl 等，產生離子以助水導電而電解
2.需用直流電
3.陰極得H2，陽極得O2
體積比 H2：O2=2：1
質量比 H2：O2=1：8
4.裝置：
參閱課本p.76，Fig 4-3
二、常見水的電解陽極及陰極之半反應 [return]
1.加入少量硫酸(H2SO4)
∵SO42-本身安定，不會至陽極處氧化而失去電子，故以水代替之
陽極：H2O(l)→2H+(aq)+1/2O2(g)+2e-
陰極：2H+(aq)+
2e-→H2(g) (H+來自於H2SO4)
全反應：H2O(l)→H2(g)+1/2O2(g) (故H+、SO42-量均不變)
2.加入少量的NaOH
∵Na+本身安定，不會至陰極處還原而獲得電子，故以水代替之
陽極：2OH-(aq)→H2O(l)+1/2O2(g)+2e-
陰極：2H2O(l)+2e-→2OH-(aq)+H2(g)
全反應：H2O(l)→H2(g)+1/2O
2(g) (故Na+、OH-量均不變)
3.加入少量NaCl(或KNO3、Na2SO4等)Na+(或K+)與Cl-亦不被電解
陽極：H2O(l)→2H+(aq)+1/2O2(g)+2e-
陰極：2H2O(l)+2e-→2OH-(aq)+H2(g)
全反應：H2O(l)→H2(g)+1/2O2(g)
<Note1>電解ⅠA+(鹼金屬離子)、ⅡA2+(鹼土金屬離子)、Al3+、NH4+等陽離子的水溶液時，陰極半反應為2H2O(l)+2e-→2OH-(aq)+H2(g)
<Note2>電解含NO3-、PO43-、SO42-、ClO4-、F-等陰離子水溶液時，陽極半反應為
H2O(l)→2H+(aq)+1/2O2(g)+2e-
<Note3>每電解1 mole的水，需消耗2 F(2×96500 coul)的電量
三、氫 [return]
1.氫的製備
(1)實驗室法
? 電解水陰極可得氫
? 由活潑金屬(如Zn、Mg、Fe、Al等)與稀鹽酸或稀硫酸反應而得氫
Zn(s) +2HCl(aq)<稀>→ZnCl2(aq)+H2(g)
Fe(s)+H2SO4(aq)<稀>→FeSO4(aq)+H2(g)
2Al(s)+6HCl(aq)<稀>→2AlCl3(aq)+3H2(g)
? 由兩性元素(如Al、Zn、Sn等)與強酸、強鹼反應而得氫
2Al(s)+2NaOH(aq)+6H2O(l)→2NaAl(OH)4(aq)+3H2(g)
(2)工業法
? 在電費便宜的地區可由電解水製氫
? 由水煤氣製氫
C(s)+H2O(l)→CO(g)+H2(g)
CO(g)+H2(g)+H2O(g)? ? ? ? ? ? CO2(g)+2H2(g)
? 氫可由大量石油化學工業的副產品提取
2.氫的性質
(1)氫的物理性質
1. 氫是無色、無臭、無味難溶於水的氣體
2. 氫是一切物質中最輕者
3. 氣體中最難液化者為氦(沸點僅4K)，其次為氫
(2)氫的化性
1. 氫可燃但不助燃，火燄為淡藍色，並放出大量的熱
H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)，△H=285.8 kJ
2. 在常溫時，H2安定；但在高溫及催化劑之作用下，氫變得相當活潑與非金屬元素反應生成分子化合物，氫之氧化數為+1
如：3H2(g)+N2(g)? ? ? ? ? ? ? 2NH3(g)
H2(g)+F2(g)? ? ? 2HF(g)
H2(g)+Cl2(g)? ? ? 2HCl(g)
3. 氫在高溫或燃燒時可與鹼金屬、鹼土金屬等活潑金屬反應，生成金屬氫化物，氫的氧化數為-1
如：2Na(s)+H2(g)? 2NaH(s)
Ca(s)+H2(g)? CaH2(s)
金屬氫化物溶於水可生成H2(g)
如：CaH2(s)+2H2O(l)? Ca(OH)2(aq)+2H2(g)
4. 氫在高溫時可當作還原劑，將活性小的金屬還原成金屬
如：CuO(s)+H2(g)? Cu(s)+H2O(l)
3.氫的用途
(1)與氧一起燃燒，所得氫氧焰的溫度很高，可以熔接鐵金屬。
(2)冶金時作金屬氧化物的還原劑。
(3)作燃料，燃燒後產生無污染的水，亦可做為燃料電池。
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