อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ

การแยกน้ำออกเป็นก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจน

Electrochemistry Intermediate (High School) 40 นาที ~$15.00

วัตถุประสงค์

สลายน้ำออกเป็นก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยใช้อิเล็กโทรลิซิส และตรวจสอบอัตราส่วนปริมาตร 2:1 ที่ทำนายโดยสโตอิชิโอเมทรี

ความเป็นมา

Water electrolysis uses electrical energy to drive the non-spontaneous decomposition of water. At the cathode, water is reduced to hydrogen gas; at the anode, water is oxidized to oxygen gas. A small amount of electrolyte (sulfuric acid or sodium sulfate) is added to increase conductivity.

คำเตือนด้านความปลอดภัย

  • Hydrogen gas is flammable — no open flames nearby
  • Do not use excessive voltage (above 12V)
  • Ensure proper ventilation

อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่จำเป็น

goggles lab_coat

วัสดุ

  • Distilled water (500 mL)
  • Sodium sulfate (Na₂SO₄) (5 g)
    Electrolyte
  • Universal indicator (5 mL)
    Optional, to show pH changes

อุปกรณ์

9V battery or DC power supply Two graphite or platinum electrodes Two inverted graduated cylinders or test tubes Beaker (600 mL) Wires with alligator clips Stand and clamps

ขั้นตอนปฏิบัติ

1

Dissolve 5 g of sodium sulfate in 500 mL of distilled water in the beaker.

3 นาที
2

Fill two graduated cylinders completely with the solution and invert them over the electrodes in the beaker.

5 นาที
3

Connect the electrodes to the DC power supply or battery. Note which electrode is connected to positive (anode) and negative (cathode).

3 นาที
4

Turn on the power supply and observe gas bubbles forming at both electrodes.

2 นาที
5

Collect gas in the inverted cylinders for 15-20 minutes, recording the volume at each electrode every 5 minutes.

20 นาที Keep flames away — hydrogen is flammable
6

Compare the volumes of gas collected. The cathode (H₂) should collect twice the volume of the anode (O₂).

3 นาที
7

Optionally, test the cathode gas with a lit splint (squeaky pop test for H₂) and the anode gas with a glowing splint (relights for O₂).

3 นาที Use small quantities for gas tests

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง

The cathode should collect approximately twice the volume of gas as the anode, confirming the 2:1 ratio of H₂ to O₂. If universal indicator is added, the solution near the cathode turns blue/purple (basic) and near the anode turns red/orange (acidic).

การทำความสะอาด

Disconnect the power supply. Dispose of the solution down the drain. Rinse and dry the electrodes.

รายละเอียด

หมวดหมู่
Electrochemistry
ระดับความยาก
Intermediate (High School)
ระยะเวลา
40 นาที
ค่าใช้จ่ายโดยประมาณ
$15.00
ขั้นตอน
7
วัสดุ
3

การทดลองเพิ่มเติม

การชุบด้วยไฟฟ้าด้วยทองแดง 60 min การตรวจสอบอนุกรมกิจกรรม 30 min การวัดศักย์ไฟฟ้าเซลล์โวลตาอิก 60 min การสร้างเซลล์ดาเนียล 45 min เซลล์ความเข้มข้น 45 min แบตเตอรี่มะนาว 20 min วิธีป้องกันสนิม 30 min อิเล็กโทรลิซิสของคอปเปอร์ซัลเฟต 50 min

Frequently Asked Questions

What is the objective of อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ?
สลายน้ำออกเป็นก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนโดยใช้อิเล็กโทรลิซิส และตรวจสอบอัตราส่วนปริมาตร 2:1 ที่ทำนายโดยสโตอิชิโอเมทรี
How difficult is อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ?
This experiment is rated as Intermediate (High School). It takes approximately 40 minutes to complete.
What safety precautions are needed for อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ?
Key safety precautions include: Hydrogen gas is flammable — no open flames nearby; Do not use excessive voltage (above 12V); Ensure proper ventilation.
What materials are needed for อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ?
The main materials required are: Distilled water, Sodium sulfate (Na₂SO₄), Universal indicator.
What results should I expect from อิเล็กโทรลิซิสของน้ำ?
The cathode should collect approximately twice the volume of gas as the anode, confirming the 2:1 ratio of H₂ to O₂. If universal indicator is added, the solution near the cathode turns blue/purple (basic) and near the anode turns red/orange (acidic).