题目
为什么通电就一定可以将水分解,还有无其他方式分解水
提问时间:2020-12-20
答案
楼主的这个问题高中阶段应该会大概地讲一下,要再具体的话就要用到大学的化学热力学了——我用这两种方法分别讲罢——
法一:水分解为氢气和氧气的方程式为2H2O=2H2↑+O2↑,这是一个氧化还原反应.要使反应发生,则正1价氢需要得到电子生成氢气,负2价氧需要失去电子生成氧气.而通常状况下水是很稳定的,氧很不容易失去电子给氢,因此通常状况下无法反应.如果给它通电,就相当于外电源强行把电子给了氢,又强行夺走了氧的电子,于是生成了氢气和氧气——水就分解了.这是对电解水的大概解释.
法二:如果学到了化学热力学,就可以知道:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g),这个反应常温下〔298K,即25℃〕的自由能〔ΔG〕为+474.258kJ/mol,焓变〔ΔH〕为+571.66kJ/mol,熵变〔ΔS〕为+326.68J/(mol·K).这个反应为吸热熵增型反应,常温下自由能为正值,是非自发反应,需要外界对它做功才能使反应进行.其中一种方法就是对它做电功,即对水通电.只要做电功的ΔG绝对值与该反应的ΔG相同,反应就有可能进行.根据公式:ΔG=-nEF,代入数据可算得水的理论分解电压为1.23V,即理想状况下,插入水中的两电极间电压达到1.23V,就有可能发生水的分解反应
另外,由于此反应为吸热熵增型反应,因此高温有利于反应的进行.高温下水为气体,因此数据要改一改:
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
ΔG(298K)=+457.144kJ/mol
ΔH(298K)=+483.638kJ/mol
ΔS(298K)=+88.856J/(mol·K)
将ΔG=0〔能发生反应的临界情况〕代入吉布斯-亥姆霍兹方程〔ΔG=ΔH-TΔS〕,可估算出水的热力学分解温度约为5400K以上,超过5000℃,即将水蒸气高温加热至五千度以上,水蒸气即可能分解
以上是对电解水的解释.至于分解水的其它方法,一个就是我说到的高温加热〔实际上这么高的温度很难实现〕实际上,要让水分解,就要对它做功,这是反应的一个必要条件.那么,做功还有其它方法——比如光解水,即利用光或其它高能电磁波照射水,这也是做功.但是这样做功不一定能使水分解,因为光解水的速率太慢了,慢到几乎无法发生.因此目前科学家正在寻找一种合适的催化剂来催化水的光解,以提高其反应速率而使水的光解成为可能.
至于楼上说的细菌分解我倒是不清楚,也许就像楼上自己说的,传说罢——
目前使水分解的主要方法还是电解——
法一:水分解为氢气和氧气的方程式为2H2O=2H2↑+O2↑,这是一个氧化还原反应.要使反应发生,则正1价氢需要得到电子生成氢气,负2价氧需要失去电子生成氧气.而通常状况下水是很稳定的,氧很不容易失去电子给氢,因此通常状况下无法反应.如果给它通电,就相当于外电源强行把电子给了氢,又强行夺走了氧的电子,于是生成了氢气和氧气——水就分解了.这是对电解水的大概解释.
法二:如果学到了化学热力学,就可以知道:2H2O(l)=2H2(g)+O2(g),这个反应常温下〔298K,即25℃〕的自由能〔ΔG〕为+474.258kJ/mol,焓变〔ΔH〕为+571.66kJ/mol,熵变〔ΔS〕为+326.68J/(mol·K).这个反应为吸热熵增型反应,常温下自由能为正值,是非自发反应,需要外界对它做功才能使反应进行.其中一种方法就是对它做电功,即对水通电.只要做电功的ΔG绝对值与该反应的ΔG相同,反应就有可能进行.根据公式:ΔG=-nEF,代入数据可算得水的理论分解电压为1.23V,即理想状况下,插入水中的两电极间电压达到1.23V,就有可能发生水的分解反应
另外,由于此反应为吸热熵增型反应,因此高温有利于反应的进行.高温下水为气体,因此数据要改一改:
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
ΔG(298K)=+457.144kJ/mol
ΔH(298K)=+483.638kJ/mol
ΔS(298K)=+88.856J/(mol·K)
将ΔG=0〔能发生反应的临界情况〕代入吉布斯-亥姆霍兹方程〔ΔG=ΔH-TΔS〕,可估算出水的热力学分解温度约为5400K以上,超过5000℃,即将水蒸气高温加热至五千度以上,水蒸气即可能分解
以上是对电解水的解释.至于分解水的其它方法,一个就是我说到的高温加热〔实际上这么高的温度很难实现〕实际上,要让水分解,就要对它做功,这是反应的一个必要条件.那么,做功还有其它方法——比如光解水,即利用光或其它高能电磁波照射水,这也是做功.但是这样做功不一定能使水分解,因为光解水的速率太慢了,慢到几乎无法发生.因此目前科学家正在寻找一种合适的催化剂来催化水的光解,以提高其反应速率而使水的光解成为可能.
至于楼上说的细菌分解我倒是不清楚,也许就像楼上自己说的,传说罢——
目前使水分解的主要方法还是电解——
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
我想写一篇关于奥巴马的演讲的文章,写哪一篇好呢?为什么好
奥巴马演讲不用看稿子.为什么中国领导演讲要看?
想找英语初三上学期的首字母填空练习……
英语翻译
最新试题
- 1关于x的一元二次方程x²+px+q=0的两根分别为x1=-3 x2=1,求p和q的值?
- 2把人形容成大器是什么意思
- 3求圆内角圆外角圆周角圆边角的个关系以及证明公式
- 4二维离散型随机变量(X,Y)的联合分布律为 X/Y 0 1 2 0 1/6 1/9 1/18 1 a b 1/9
- 5a的平方减6a加b的平方加4b加13等于0 求a的平方加b的平方
- 6数轴上,在负7和37之间有三个数a,b,c,在这5个数中,每相邻两数之间的距离相等,求a加上b减去c的值
- 7如果一个数是12位整数,用科学计数法表示时,10的指数是___,用科学计数法表示一个n位整数时,10的整数是___.
- 8函数列的一致收敛与收敛的区别
- 9在50ml a mol/L的硝酸溶液中,加入6.4gCu,全部溶解,假设硝酸的还原产物只有NO2和NO
- 10What do A,B,and C stand for?Can you work them out? ABC÷(AB+C)=A=B=C A=? B=? C=?
热门考点
- 1请问“crocodile tears" 鳄鱼的眼泪为何是假慈悲?
- 2社会主义初级阶段的科学含义及联系是什么?
- 3这些纺织英语怎么说
- 4已知A=3x^2+3y^2-5xy,B=4x^2-3y^+2xy,当x=2,y=-1/3是,求2A-3B的值
- 5黄河颂中的浊流宛转是什么意思?
- 6在朗读方面,他比我强.(英文)
- 7这句英语句子的主语是什么?
- 81.一个低面积为(30*30)平方厘米的长方体金鱼缸玻璃容器中装满水,现将一部分水倒入一个正方体铁桶中,当铁桶满时,容器中的水下降了20cm,正方体铁桶的棱长是多少?结果精确到0.1cm.
- 9已知y和x成正比例.z和x成反比例.求y和z之间的比例关系!
- 10已知方程x2-32x+1=0,求作一个一元二次方程使它的根分别是原方程各根的倒数,则这个一元二次方程是( ) A.x2+32x+1=0 B.x2+32x-1=0 C.x2-32x+1=0 D.x2-