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为什么水只能通过电的方式分解而不能以热的方式?

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为什么水只能通过电的方式分解而不能以热的方式?

为什么只能通过电的方式分解而不能以热的方式呢

李闲随

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  • 2019-04-15 09:27:44
      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。 目前使水分解的主要方法还是电解—— 如果我的答案能够给您一些帮助,希望不要吝啬送上一个“好评”!。

其他答案

    2019-04-15 09:02:08
  •   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——。

    1个人静静的...

    2019-04-15 09:02:08

  • 2019-04-15 08:51:00
  • 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

    Bennet...

    2019-04-15 08:51:00

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