一、水的電解裝置為電解電池，利用外加的電池組來提供電能，再轉換為化學能，強迫電解裝置內進行氧化還原反應，屬於非自發反應。電解應用包含:提煉礦石中的金屬、純化金屬、電鍍…等。例如：鋁工業利用電解熔融的氧化鋁與冰晶石（Na 3 AlF 3 ）來製備金屬鋁，稱為霍爾電解法（Hall-Héroult process）。氯鹼工業電解海水（食鹽水）來製造氯氣、燒鹼（氫氧化鈉）海水提煉氯氣和氫氧化鈉，最新製程為薄膜法（Membrane cell process）。

二、水、空氣、陽光-人類生存必需品，如何發現水的組成？

18世紀科學家燃燒氫氣來產生水，證明水是氫、氧兩種元素組成的化合物。

如何從水中分解氫與氧？1800年英國奈可爾生聽說義大利伏打發明電池，動手製作電池並將連接電池兩極的兩條金屬導線放入水中，發現水中的金屬導線上冒出氣泡，水被電流分解成氫、氧（人類第一個電解實驗-電能）化學能。

三、水的電解

1.純水為極弱的電解質（1 L的水僅產生10 -7 M之H + 與10 -7  M之OH -）難導電，故須加入少量硫酸、氫氧化鈉或易解離之電解質如NaCl 等，產生離子以助水導電而電解

2.需用直流電

3.陰極得H 2 ，陽極得O 2

體積比 H 2：O 2 =2：1

質量比 H 2：O 2 =1：8

4.裝置：如右圖。

二、常見水的電解陽極及陰極之半反應

1.加入少量硫酸（H 2 SO 4 )

∵SO 4 2- 本身安定，不會至陽極處氧化而失去電子，故以水代替之

陽極：H 2 O (l) →2H + (aq) +1/2O 2(g) +2e -

陰極：2H + (aq) +2e - →H 2(g)  （H + 來自於H 2 SO 4）

全反應：H 2 O (l) →H 2(g) +1/2O 2(g)  （故H + 、SO 4 2- 量均不變）

2.加入少量的NaOH

∵Na + 本身安定，不會至陰極處還原而獲得電子，故以水代替之

陽極(正極)：2OH - (aq) →H 2 O (l) +1/2O 2(g) +2e -

陰極(負極)：2H 2 O (l) +2e - →2OH - (aq) +H 2(g)

全反應：H 2 O (l) →H 2(g) +1/2O 2(g)  （故Na + 、OH - 量均不變）

3.加入少量NaCl(或KNO 3 、Na 2 SO 4 等)Na + (或K + )與Cl - 亦不被電解

陽極：H 2 O (l) →2H + (aq) +1/2O 2(g) +2e -

陰極：2H 2 O (l) +2e - →2OH - (aq) +H 2(g)

全反應：H 2 O (l) →H 2(g) +1/2O 2(g)

﹝Note1﹞電解ⅠA + （鹼金屬離子）、ⅡA 2+ （鹼土金屬離子）、Al 3+ 、NH 4 + 等陽離子的水溶液時，陰極半反應為2H 2 O (l) +2e - →2OH - (aq) +H 2(g)

﹝Note2﹞電解含NO 3 - 、PO 4 3- 、SO 4 2- 、ClO 4 - 、F - 等陰離子水溶液時，陽極半反應為H2O (l) →2H + (aq) +1/2O 2(g) +2e -

﹝Note3﹞每電解1 mole的水，需消耗2 F法拉第（2×96500 coulomb庫倫）的電量

正/陽極氣體的檢驗：以點燃的火柴餘燼插入正極氣體試管內，發現：火柴餘燼復燃，且火焰較空氣中燃燒旺盛。

負/陰極氣體的檢驗：拇指按住負極氣體試管口，倒立試管，以點燃的火柴接近試管口再放開拇指，發現：氣體劇烈燃燒並產生爆鳴聲。

器材

燒杯、自來水、熱熔膠、熱熔槍、AA乾電池*2、電池座、鱷魚夾*2、20ml針筒*2、軟管(三通軟

管)、牛奶瓶蓋、白鐵鐵絲

藥品

氫氧化鈉、食鹽

• 燒杯1杯 / 自備

• 清水100ml  / $0

• 熱熔膠1條 / 自備

• 熱熔槍1支 / 自備

• AA乾電池 / 2

• 電池座 / 1

• 鱷魚夾 / 2

• 20ml針筒 / 2

• 軟管(三通軟管) / 1

• 牛奶瓶蓋 / 1

• 白鐵鐵絲 / 2

• 氫氧化鈉 / 5g