締切済み 水の電気分解による水素製造法について教えて下さい。 2001/06/25 10:45 実験的に 水の電気分解により水素をとりだしたいのですが、 1:実験方法、 (電極材料、電解液、の作り方、印加する電圧、電流、等) 2:参考文献 上記1,2,についてご教示宜しくお願い致します。 みんなの回答 (2) 専門家の回答 みんなの回答 rei00 ベストアンサー率50% (1133/2260) 2001/06/25 13:13 回答No.2 「インフォシ-ク」(参考 URL)「ディレクトリから探す」で「学び」→「教材・学習法」→「化学」又は「理科」とたどって出てくるリンク中にお探しの内容は見付かると思います。 ところで,目的はなんでしょうか。 上記のリンク中の「化学実験における事故例」というペ-ジを御覧いただきたいのですが。「実際に起こった化学実験における事故の記録」の中に,「水素の実験における爆発事故」があり,「学校における科学実験で最も事故例が多いものが、この水素発生の実験であり、発生すると多くの場合は致命的なケガや失明などに至っている。」とあります。 この様に,水素は非常に危険な爆発性のガスです。学校の理科や化学の授業でさえ,この様な事故が起こっているのです。ましてや,それなりの設備や知識を有さない方が,チョットやってみようというのはとても危険です。おやめになった方がよいと思います。 もし,comina さんが知識も設備もお持ちの方であれば(質問文からは,その様な方とは思えなかったものですので),失礼な言い方になったかと思いますが,不要な事故を防ぐためと思ってお許しいただけば幸いです。 参考URL: http://www.infoseek.co.jp/ 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 cswhite ベストアンサー率26% (17/63) 2001/06/25 10:57 回答No.1 「水の電気分解」で検索したら結構たくさんのサイトがありましたよ。 その一つを下に示しました。 参考URL: http://www16.freeweb.ne.jp/school/irati/kagaku/mizudenkibunkai/h2obunkai.htm 広告を見て全文表示する ログインすると、全ての回答が全文表示されます。 通報する ありがとう 0 カテゴリ 学問・教育自然科学化学 関連するQ&A 水の電気分解で発生する水素について 水酸化ナトリウム水溶液と水酸化カリウム水溶液を使って、水の電気分解実験を行い、2種類のグラフを書くように言われました。 1つは電流を縦軸に、電圧を横軸にとったもので、こちらの考察は出来ました。 問題はもう1つの水素の発生速度を縦軸に、電圧を横軸にとったものです。指導教員(TA)からはプロットはある曲線に従っているから、何の法則か調べてくるようにと言われましたが、いくら探しても法則が見つかりません。ひょっとしたらファラデーの電気分解の法則かと思って、電流×22.4×8.314×298.15÷96500÷2を計算してみたのですが、誤差が最大284%になってしまいました。 計算値に0.4をかけてやると近い値になるのですが、0.4倍のずれは何から生じたのでしょうか。 電源装置の電圧と電流はアナログで読みとるもので、VOLUMEつまみとCURRENTつまみ以外は調整するものはありませんでした。また、陽極側には酸素が発生する事も確認できています。 3日3晩考えていますが、明日提出なのに友人全員で迷宮入りしています。もし、曲線に従っているのであればどんな法則か、そしてなぜ0.4倍のずれが生じたのか考えられる原因を教えて頂けないでしょうか。よろしくお願いします。 電解質に電気が流れるのは電気分解? 昔、食塩水に電気が通るかどうかの実験を乾電池と豆電球を使ってやったことがあるのですが、 その時に、どちらの電極にも気体(塩素、水素)は生じなかったような記憶があります。 となると、電気分解が起こったとは考えにくいです。 陰: 2H2O + 4e^- → H2 + OH^- 陽: 2Cl^- → Cl2 + 2e^- また、電解質である硝酸カリウムKNO3水溶液の場合、 電気分解が起こるとすると水の電気分解と同じですから、 陰: 2H2O + 4e^- → H2 + OH^- 陽: 2H2O → O2 + 4H^+ + e^- 電気を通しやすいとは思えません。 (水って電気を通しにくいですよね) 以上より、私は電解質に電気が流れる時、必ずしも電気分解が起きているわけではないと思います。 だとすると、どのように電気が流れているのでしょうか? まさか金属内のように電子が水溶液中を泳いでいくわけないですよね? 高2 電気分解について 電極は全て白金電極です (1) 電気分解の実験があり、それに硫酸ナトリウム水溶液を使いました。ちなみにそれにはフェノールフタレイン液を入れました。すると実験の最中に陰極の水溶液の色が赤色に変化しました。この変化についての説明を教えてください。 (2) 水酸化ナトリウム水溶液を使い電気分解をしました。水溶液には何も入れていません。このとき、水素と酸素が発生するようなのですが、その判別をする実験方法を詳しく教えてください。 (3) 希硫酸、水酸化ナトリウム水溶液、硫酸ナトリウム水溶液を使い、全て(2)のような実験をすると、結果的に全て「水の電気分解」になるようなのですが、その理由を教えてください。 お忙しいと思いますがご協力をよろしくお願いします。できれば、今日中にお願いします 天文学のお話。日本ではどのように考えられていた? OKWAVE コラム 水の電気分解と燃料電池の実験 自由研究でタイトル通りの実験をしています。 水の電気分解で、-極はみるみる内に気泡が発生し水素がたまってきましたが、+極はほとんど変化がみられません。電極は備長炭、電解液として水道水に食塩を溶かしたもの、電源は9Vアルカリ乾電池を使用しています。備長炭の隙間に有る程度蓄積されるらしいとテスターや豆電球をつなげてみましたが、やはり無反応でした。中学生レベルでの実験です。アドバイスお願いいたします。 電解質と電気分解の関係について こんにちは。 2つ質問があります。 中学化学の教科書での水溶液の電解質についての説明で、 「塩化ナトリウム水溶液中では塩化ナトリウムが分離されるので、 ナトリウムイオンNa(+)と塩化物イオンCl(-)が水溶液中に存在し、 それらが電子の受け渡しを行うため、電流を通す。」 というような説明がありました。 私も中学時代に実際に電流を食塩水に流す実験も行いました。 しかし記憶では結構曖昧に習ったように思います。 そのためNaイオンとClイオンが電気を通していると思っていました。 その後、高校化学で塩化ナトリウム水溶液の電気分解の箇所を読んでいると、 プラスとマイナスの両極で、それぞれ塩素と水素が発生しますが、 ナトリウムイオンは電極における反応はせずに陰極に発生しないとあります。 ということはあの時(中学校で)塩化ナトリウム水溶液に電気を通していたのは、 (1)水素イオンと塩化物イオンの2つのイオンによる 電子の受け渡しによるものと考えていいのでしょうか? 言い換えると、 (2)電流を電解質水溶液中に流す実験は、 電気分解の実験を行っているのと殆んど同じことですか? (極となる物質が違うとか、全然違う!とか化学に詳しい方には怒られるかもしれませんが) どなたかお願いします。 電気分解電圧以下での電流 水に、電気分解が起こらないくらい低い直流電圧(例えば0.5V)を印加した場合、定常的電流は流れるのでしょうか?電圧印加直後は分極により一瞬電流が流れるのはわかるのですが、電気分解は起こらないため、定常的電流は一切発生しないように思います。もし、微小(pAやnAレベル)でも電流が流れるとすれば、どのようなメカニズムが考えられるのでしょうか? 水(蒸留水)の電気分解について 水(蒸留水)を電気分解すると、純度の高い酸素と水素は発生しますか? また、 高純度(99.999%)の水素というのは1回水素を作って、その水素を精製しているのですか? 蒸留水のようなきれいな水を電気分解すれば、それだけで100%の水素と100%の酸素ができそうな気がするのですが実際はどうなんでしょうか? ちょっとわかりにくいですが簡単に図を書いてます。 (図では電極が結構離れていますが、実際は電気が流れるように電極間の距離は調整するとして) その図のように最初純水で満たしておけば発生する気体だけが溜まっていくので100%の酸素と水素ができる気がしているのですが・・・ 水の電気分解について 水の電気分解についての質問ですが、 硫酸をホフマン電解器を使って電気分解をしました。 200mAを14分間 気温は301K 気圧は1012hPa 液面調整後の結果は水素が23.8ml酸素が10.8ml ファラデー定数を96500としたとき 理論上水素は約21.5ml 酸素は約10.8ml この結果から疑問が出たんですが 1.なぜ水素と酸素の体積比が2:1にならないのか これに関しては酸素が水に溶ける以外の何かがあれば教えてください 2.なぜ水素が理論値より多く析出されるのか これに関してはほかの班も同様になっている班も多いため 実験のミスとは思えません。何か理由があるんでしょうか? 電気分解2! 電解槽Aには硝酸銀AgNO3水溶液、電解槽Bには硫酸銅(II)CuSO4水溶液をそれぞれいれてある。電解槽Aの電極には白金板を、電解槽Bの電極には銅板を用い、これらを直列につないで、32分10秒電気分解を行ったところ、電極aに10.8gの物質が析出した。 電解槽A(-)Pt:a┃AgNO3aq,CuSO4aq┃Cu:b(+)電解槽B 電解槽A(+)Pt:c┃AgNO3aq,CuSO4aq┃Cu:d(-)電解槽B 1、a~dの各電極でおこる変化をそれぞれイオン式で記せ。 2、回路に流れた電気量は何Cか。 3、流れた電流は何Aか。 4、電極bに発生する気体は標準状態で何mlか。 5、電極cに析出する物質は何gか。 6、電解槽Bの金属イオンの濃度はどうなるか。ア、増加する イ、減少する ウ、変わらない。 わかるかた解説おねがいします(><) また電気分解1!もわかるかたおねがいします(;ω;) 水素と酸素から水を作る 水は電気分解で水素と酸素になります。逆に水素と酸素から水を作るにはどうしたらよいのでしょうか。ちなみに水の電気分解の途中で電極を反対にして水素と酸素を混ぜてももちろん水は出来ません。どのような条件で水素と酸素を混ぜると水になるのでしょうか。ぜひ教えてください。 sajyra54 水の電気分解 H型試験管を使った水の電気分解の実験です。 水に電気をとおりやすくするため水酸化ナトリウムを使います。その後、電気を通すのですが、なぜ陽極に酸素がいき、陰極に水素がいくのですか? 水の電気分解 酸性の水溶液はH+ アルカリ性の水溶液はOH- を含んでいますよね これを二つあわせると水になりますよね だとすると電気分解したとき 陽極で酸素と水素 陰極で水素が が発生すると思うのですが 陽極で酸素 陰極で水素が 発生するのは何故ですか?? 教えてください 日本史の転換点?:赤穂浪士、池田屋事件、禁門の変に見る武士の忠義と正義 OKWAVE コラム 電気分解の直列について 問題集の電気分解の問題です。 電解槽Aには硝酸銀AgNO3水溶液、電解槽Bには硫酸銅(II)CuSO4水溶液をそれぞれ入れてある。電解槽Aの電極には白金板を、電解槽Bの電極には銅板を用いて直列に繋いだ。 あとは図の説明なので、言葉で説明すると、電解槽Aには電極a,bがあり、電解槽Bには電極c,dがあります。電解槽Aの一つの電極aに外部電源の正極を、電解槽Bの一つの電極dに外部電源の負極を繋ぎます。そして電極bとcも繋ぎます。 この問題で、電解槽Aの電極aでは Ag^++e^-→Ag と反応が起きるのですが、電解槽Bの電極dでは、 Cu→Cu^2++e^- とゆう反応がおきるのですが、これだと電気分解の原理である外部電源の負極と繋いだ陰極で還元反応が起きるに当てはまりません。あと、例外だったとしても、この実験の場合dの位置にはイオン化傾向の強いものしかこれません。直列の場合は例外で、陰極でも酸化反応が起きて、その陰極にはイオン化傾向の強いものしかこれないとゆうことなんですか?回答お願いします(>_<) 水の電気分解について教えて下さい 水の電気分解の際に水酸化ナトリウムや硫酸を入れますが、その時の反応式を見るとNa+やSO4(2-)は反応していません。もちろんそれぞれ電極付近に移動しているとは思うのですが、実際にこれらは何をしているんですか?教えて下さい!! また電気分解について電気化学的に総括して教えて頂けるととても助かります。 ネットや電気化学の本などで調べた結果、支持塩は電解液中の電荷の偏りを打ち消すために使われたとか、電極付近の電荷の中和に使われたとか書かれていて良く分かりませんでした。どのようにしてその電荷が発生して打ち消されたのかあたりで当方止まっています。 水と電解質 水に水酸化ナトリウムをいれるとなぜ電気分解するのか、電解質は水に入れて電離した時、水分子はどのようになっているのか、また電圧を印加するとどのように動き、水酸化ナトリウムのNa+イオンとOH-イオンはどのようになっているのかわかりません。大体、水だってイオンになってとしてもH+とOH-になりそうなのですが、水素と酸素が気体の状態でで2:1で出てくる理由もわかりません。仮に水がH+とOH-の形で分解するとしても、陽極で電子を奪われたOHはどうなっているのか、水分子に電解質が与える作用や電圧が加わった時の水溶液内の電子の動き、イオンの動き、そして最終的に気体になるまでの順序(?)のようなものを教えてください。 水の電気分解で、陽極ステンレス・陰極チタンとすると電流が流れるのに、逆にすると流れません、なぜでしょうか? 夏休みの自由研究で水の電気分解をしました。 電極は、5*5cmのステンレス(SUS304)とチタンを用意しました。(いずれも東急ハンズで購入) ステンレス(SUS304)の電気抵抗は72マイクロオーム/cm http://www.coguchi.com/data_s/stainless/stainless1/index.html チタンの電気抵抗は55マイクロオーム/cm http://www.youdocan.ne.jp/sinsozai.html です ちなみに銅は0度で1.55マイクロオーム/cmでニクロム(ステンレスの親戚)は107.3マイクロオーム/cm http://www-lab.ee.uec.ac.jp/text/misc/Metal_R.html チタンもステンレスも電気を通しにくい(=発熱しやすい)素材ですが・・・電食を避けるために、手近な材料として選定しました。 電源は菊水の安定化電源(12V18A) 電源から電極までのリード線の抵抗は片側0.03オームです。 電極は電解質に浸し・接合部は18Kメッキの端子をプラスチックのビス・ナットで固定してあります。 電解液は1%mol 水温25度 のNaOHを使いました。 このとき非常に奇妙な現象が起こります。 いずれも電圧10V・電極のギャップは2mmです 1.陽極ステンレス 陰極ステンレス 電流8.0A 水素・酸素が多量に発生する 茶色い析出物ができる 2.陽極ステンレス 陰極チタン 電流10.55A 電流は1より多いものの、気体発生は1.の半分にもみたない 3.陽極チタン 陰極ステンレス 電流0.2A 間違いではありません。何回測定しても同じ0.2Aです 4.陽極チタン 陰極チタン 電流0.1A 間違いではありません。何回測定しても同じ0.1Aです ここで、質問です 1.陽極と陰極の材質を入れ替えた場合、なぜ、電流の流れやすさ(=抵抗?)が変わるのでしょうか。(まるで、ダイオードです) (しかも、陽極ステンレス・陰極チタンとした場合・ステンレス-ステンレスより多く電流が流れるが、発生量は少ない) 2.チタンはステンレスより電気抵抗が少ないのになぜ、電流が流れないのしょうか?(酸化被膜かと思って、接点を磨きましたが同じです。) 3.オームの法則から電極の抵抗+電解質の抵抗(?)は それぞれ、10V/8.0A-0.03*2(リード線)=1.19オーム それぞれ、10V/10.55A-0.03*2=0.89オーム それぞれ、10V/0.2A-0.03*2=49.9オーム それぞれ、10V/0.1A-0.03*2=99.9オーム となりますが、テスターで直接計測すると計測不能です。(絶縁されているように見えます)なぜでしょう? (ある程度以上の電圧がないと電気分解ができず電流が流れない=抵抗が測れないからでしょうか) 4.ものの本には、析出量(電気分解された物質の量は)、流れた「電気量」(電流x時間)に比例する(ファラデーの第一法則)とあります 電極間の距離を近づけてもっと電流を流せば多量に水素と酸素が発生する「はず」ですが、そうはなりません。 ステンレス-ステンレスで1mmまで近づけると、あっという間に「湯沸かし器」状態になってしまいまい、かつ発生量は殆ど変化しません。 これは、「泡の抵抗」とかも関係するのでしょうか? 5.となると・・・100V10Aと10V10Aでは(同じ電流が流れるように電極の距離を調整した場合)、 酸素・水素の発生量は「同じ」で、100V10Aの方は大部分熱エネルギーになってしまうということでしょうか?すみませんDC100Vが取れないもので・・・) この温度上昇をさせずに、効率的に電気分解をするにはどのような工夫が必要でしょうか? 6.色々な装置を見ると、陽極にはニッケル・陰極には鉄を使ったものがありますが、電極の材質として最も適切なものは何でしょうか? http://www.sunwell.co.jp/whats/system.html (試しにニッケルメッキの金具を陽極にしましがた、あっという間にメッキがはがれ点々と錆びてしまいました。電極をチタン材に白金メッキしたもので実験したいのですが、白金や金はとても高すぎて手がでません。SUS316Lならば電食なく使えると考えてよいのでしょうか?(それでも発熱するだろうな・・・) 7.茶色い析出物は何でしょう?(陽極側に発生する。ステンレスの鉄分のサビかと思いますが・・・) 8.もっと効率的な(収量の多い)・発熱の少ない方法がありましたらご教唆ください。 特に電極の材料・形状について教えてください。 他にも、DCでなく高周波で分解するとか、パルス変調をかけるとか・・・(液温が上がると収量が増えることだけは確認できました。) 追記:自分で実験してから聞け!という声もあるかと思いますが、高1なので高価な実験材料・機材が買えないのです・・・。よろしくお願いします。 電池 電気分解について すみません 電極反応で電池や電気分解で正極負極陽極陰極のはっきりとした区別のつけ方があいまいで困っています 電圧電位などを考えたうえでの 忘れにくいようなはっきりとした定義を教えてもらえませんでしょうか 電気分解と電解は違うものでしょうか 宜しくお願いします 水の電気分解に関する私の勘違い(?)を解いて下さい 水の電気分解において,陰極及び陽極で次の反応が起こって,それぞれ OH- や H+ が生成します。 陰極:2H2O + 2e- ―→ H2↑ + 2OH- 陽極:2H2O ―→ 4H+ + O2↑ + 4e- このままでは,電気分解の進行に連れて,陰極の OH- 濃度と陽極の H+ 濃度が高くなり,反応が止まります。通常は,支持塩の Na+ や SO4(2-) が,各イオンを中和したり,生成した OH- や H+ が移動して反応の停止を防いでいます。 だとすると,イオンの濃度勾配の生成を抑えれば,電気分解は進行すると思われます。例えば,次の様に行ないます。 ・陰極と陽極に別々の電解槽(溶液の流入,流出口のあるもの)を用意します。 ・陰極側に硫酸水溶液を,陽極側に水酸化ナトリウム水溶液を入れます。 ・陰極側に硫酸水溶液を,陽極側に水酸化ナトリウム水溶液を,それぞれ一定速度で流します。 ・電解槽に白金電極を入れ,電池をつなぎ,電気分解を行ないます。 この装置では,生じた OH- や H+ を電解槽から流出させる事で,電極部分のイオンの濃度勾配の生成が抑えられます。そのため,電池の寿命がある限り電気分解が進みます(?)。 そうすると,陰極側流出液には OH- が,陽極側流出液には H+ が,それぞれカウンタ-イオン無しに存在する事になってしまいます。これは納得いかないので,何処かで勘違いしていると思うのですが,何処かが判りません。 すみませんが,私の勘違いを指摘し,私を納得させて下さい。 水の電気分解 興味本位で水の電気分解をやってみました。 それで、NaOHなど家にはなかったのでNaCl(食塩)を使いました。 電極には炭素棒がなかったので、アルミ箔を丸めてつかったのです。 そうしたて、電気を流したんですが、予想通り 2H2O+2NaCl→2NaOH+H2↑+Cl2↑ となったと思います。陽極に塩素、陰極に水素が発生した模様です。 で、そのあとが問題だったんです。なぜだか、電気分解後の溶液が 白濁しているんです。やはり、電極にアルミ箔を使うといけないので しょうか? この場合はどんな物質が発生していますか? 一番怖いのは有毒ではないかどうかなんです・・・。 分解電圧 電解質溶液に、白金電極を用いて電気を流す実験を行いました。電圧を0.1Vずつあげていって、その時の電流のあたいを測るものなのですが、電解質溶液として 塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、硫酸銅水溶液、硫酸ニッケル、硫酸亜鉛を用いました。(全て1Nで250mlつくり、そのうちの50mlを使いました) このとき、電流が流れるあたいに違いが出ることについては、どこに観点を置いて調べればいいんでしょうか?? また、硫酸銅は、濃度を1/2と1/4に薄めて実験を行ったのですが、流れる電流の値も小さくなりました。その理由はなんて説明したらいいのでしょうか? 色々質問しましたが、どれか一つでもお答えいただければありがたいです。よろしくお願いします。 注目のQ&A 「You」や「I」が入った曲といえば? Part2 結婚について考えていない大学生の彼氏について 関東の方に聞きたいです 大阪万博について 駅の清涼飲料水自販機 不倫の慰謝料の請求について 新型コロナウイルスがもたらした功績について教えて 旧姓を使う理由。 回復メディアの保存方法 好きな人を諦める方法 小諸市(長野県)在住でスキーやスノボをする方の用具 カテゴリ 学問・教育 自然科学 理科(小学校・中学校)化学物理学科学生物学地学天文学・宇宙科学環境学・生態学その他(自然科学) カテゴリ一覧を見る OKWAVE コラム 突然のトラブル?プリンター・メール・LINE編 携帯料金を賢く見直す!格安SIMと端末選びのポイントは? 友達って必要?友情って何だろう 大震災時の現実とは?私たちができる備え 「結婚相談所は恥ずかしい」は時代遅れ!負け組の誤解と出会いの掴み方 あなたにピッタリな商品が見つかる! OKWAVE セレクト コスメ化粧品 化粧水・クレンジングなど 健康食品・サプリ コンブチャなど バス用品 入浴剤・アミノ酸シャンプーなど スマホアプリ マッチングアプリなど ヘアケア 白髪染めヘアカラーなど インターネット回線 プロバイダ、光回線など