水の電気分解実験に関するディスカッション

備品: ホフマン電解槽、DC 電源 (または鉛蓄電池)、ワイヤー、試験管、アルコール ランプ、ガス管、誘導コイル、電気キー、アイロン スタンド、アイロン クランプ、ガス ボトル、ガラス シンク。
希硫酸、水素、酸素、木片。
原理
水は、直流電流の作用下で水素と酸素に分解できます。 電気火花が水素と酸素の混合物を通過すると、それらが結合して水が形成されます。 どちらの実験も、水が水素と酸素という 2 つの元素で構成されていることを示しています。 実験結果から、それらの体積比は 2:1 であることもわかります。
準備する
1. ホフマン電解槽の組み立て ホフマン電解槽は、それぞれ 50 ml の目盛り付きガラス管 2 本で構成されています。 それぞれ上端にピストンがあり、下端でティーチューブに接続されています。 スケール管の底を白金電極を埋め込んだゴム栓でしっかりと栓をし、ティー管の中央のガラス管に球形の漏斗管を接続します。
ホフマン電解槽がない場合は、酸ビュレットを 2 つ使用できます。 ビュレットの下端に、電極と直角のガラス管を備えたゴム栓を取り付けます。 電極は、ニッケルクロム線、銅板、またはステンレス鋼板で作ることができます。 2本の直角ガラス管をT字管で接続し、電解液注入用の漏斗管を接続しています。 装置は簡単で、ビュレットを2本使用し、水槽内に逆さまに立て、それぞれの管の口に電極を差し込むだけです。 しかし、水を電気分解して発生する水素や酸素を検査したい場合は、ビュレットを水槽から取り出して逆さにして検査する必要があります。
ビュレットすらない場合は、長さ40cm、内径1cm程度のガラス管2本で組み立てられます。 上端にはガラス管を備えた単穴プラグが取り付けられ、排気管として長さ約4cmの先の尖った管に短いガラス管が接続され、空気の流れを制御するためにスプリングクランプが使用されます。 。 下端には電極と直角ガラス管を備えたゴム栓が取り付けられています。 次に、直角ガラス管を T 字管と漏斗管に接続します。 ガラス管内に得られるガスの体積は、目盛板を用いて測定することができる。 まず、先端を尖らせたガラス管の一端を下向きに垂直に持ち、電極の付いたゴム栓を外し、水を3ml注ぎ、ゴム栓上のガラス管の口より液を高くし、液面に沿って線を引きます。 さらに水を20ml加え、液面に沿って線を描きます。 水を注ぎ、ガラス管を白い紙の上に水平に置き、ガラス管に書かれた2本の線の間を20等分します。 それぞれの等しい部分は 1 ml を表し、それに数字を付けます。 必要な部品を組み立て、印紙とともに木の板に固定すると水電解装置になります。
水を電気分解した後に得られる水素と酸素の検出を容易にするために、湾曲した尖ったガラス管を備えた陰極を含むガラス管の上端にゴム管を接続し、水素をゆっくりと流出させることがよく行われます。 ゴム管を使用して空の塩化カルシウム乾燥管を陽極の入ったガラス管に接続し、流出した酸素がその中に蓄積できるようにします。
2. 水合成装置を組み立てます。 水の合成は、多くの場合、ガス測定管内で行われます。 長さ約45cm、内径約1.3cmの厚肉のガラス管です。 一方の端は閉じており、もう一方の端は開いています。 2 本のプラチナ ワイヤーを閉じた端に挿入し、ワイヤーの端を約 2 ～ 3 mm 離してください。 チューブには目盛りがあり、25mlと50mlの2種類があります。 このような気管チューブがない場合は、自分で組み立てることができます。 長さ約40～45cm、内径1.2～1.5cmの厚肉ガラス管を用意し、上端に2本の銅線電極を挿入したゴム栓を取り付けます。 銅線をプラグに3cmほど残して、1cm上に曲げてフック状にし、廃電球から取り出したタングステン線（細い電熱線でも代用可能）で接続し、しっかりと固定します。 2本の銅線の間に固定します。 ゴム栓の外側の銅線も3cmほどの長さで丸めてワイヤーに接続します。
このようにして組み立てられた水和合成装置は、ガラス管口のゴム栓をしっかりと閉めないと、水素と酸素が爆発した際の膨張ガスによってゴム栓が管口から飛び出てしまいます。 ガラス管内の気体の体積は、上記の方法で作った目盛板でも測定できますが、4等分すればもっと簡単に測定できます。 ガラス管を栓ごと逆さまにし、水を3mlずつ4回加え、管の外側に水平面に沿って輪ゴムを付けて4箇所に印を付けます。