Πώς διαχωρίζετε το αέριο υδρογόνου και οξυγόνου μετά την ηλεκτρόλυση;
1. Ρύθμιση ηλεκτρόλυσης
* ηλεκτρολύτης: Χρησιμοποιήστε ένα διάλυμα όπως το αραιό θειικό οξύ (H₂SO₄) ή το υδροξείδιο του καλίου (ΚΟΗ) ως ηλεκτρολύτη.
* ηλεκτρόδια: Χρησιμοποιήστε ηλεκτρόδια αδρανών όπως πλατίνα ή γραφίτη.
* Σωλήνες συλλογής: Δύο ξεχωριστοί δοκιμαστικοί σωλήνες ή οι διαβαθμισμένοι κύλινδροι, γεμάτοι με τον ηλεκτρολύτη, αναστρέφονται πάνω από τα ηλεκτρόδια.
2. Η διαδικασία
* ηλεκτρόλυση: Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω του ηλεκτρολύτη, τα μόρια νερού χωρίζονται σε υδρογόνο και αέριο οξυγόνου:
* Στην κάθοδο (αρνητικό ηλεκτρόδιο): 2H⁺ + 2E⁻ → H₂ (παράγεται αέριο υδρογόνο)
* Στην άνοδο (θετικό ηλεκτρόδιο): 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4E⁻ (παράγεται αέριο οξυγόνου)
* Συλλογή αερίου: Το αέριο υδρογόνου θα συλλεχθεί στην κάθοδο και το αέριο οξυγόνου θα συλλεχθεί στην άνοδο.
3. Διαχωρισμός
* Ανοδική μετατόπιση: Τα αέρια συλλέγονται από την ανοδική μετατόπιση του ηλεκτρολύτη στους ανεστραμμένους σωλήνες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το υδρογόνο και το οξυγόνο είναι λιγότερο πυκνά από το νερό.
* Διαχωρισμός κατ 'όγκο: Ο όγκος του συλλεγέντου αερίου υδρογόνου θα είναι διπλάσιος από τον όγκο του αέριο οξυγόνου που συλλέγεται (λόγω της χημικής εξίσωσης για ηλεκτρόλυση).
Σημαντικές εκτιμήσεις
* Ασφάλεια: Η ηλεκτρόλυση παράγει εύφλεκτο αέριο υδρογόνου. Κάνετε αυτό το πείραμα μόνο σε μια καλά αεριζόμενη περιοχή και με κατάλληλες προφυλάξεις ασφαλείας.
* Καθαρότητα: Τα αέρια που συλλέγονται μπορεί να περιέχουν ίχνη του ηλεκτρολύτη. Εάν απαιτείται υψηλή καθαρότητα, ενδέχεται να απαιτούνται περαιτέρω βήματα καθαρισμού.
Περίληψη
Ο διαχωρισμός του αερίου υδρογόνου και οξυγόνου μετά την ηλεκτρόλυση βασίζεται στο γεγονός ότι αυτά τα αέρια παράγονται σε διαφορετικά ηλεκτρόδια και έχουν διαφορετικές πυκνότητες. Η διαδικασία περιλαμβάνει τη συλλογή των αερίων με μετατόπιση προς τα πάνω και στη συνέχεια διαχωρίζοντάς τα με βάση τον λόγο όγκου τους.
