潘浩，資深科學(xué)老師，“大潘科學(xué)實(shí)驗(yàn)站”自媒體平臺創(chuàng)始人，桐廬縣科學(xué)組大組成員，桐廬縣骨干教師。曾獲“2019浙江教育年度新聞人物”稱號，被評為2022年第三季度“杭州好人”、桐廬縣戰(zhàn)“疫”青年標(biāo)兵、桐廬縣首屆“最美科技工作者”、桐廬縣優(yōu)秀教師。

小美：植物真的好神奇！怎么就能制造出氧氣呢？

大潘：它們可是人類賴以生存的重要資源！

小美：如果沒有植物，是不是地球上就沒有氧氣了？

大潘：那也不是，我們可以利用電解水的方法制造氧氣。

小美：電解質(zhì)水？那種店里賣的飲料嗎？

大潘：……

實(shí)驗(yàn)材料

9V電池（積層電池），小蘇打，自來水，勺子，直筒瓶，鉛筆兩支，攪拌棒，紙杯。

實(shí)驗(yàn)步驟

1.往直筒瓶中倒入自來水。

2.在自來水中加入少量小蘇打，攪拌均勻。

3.用鉛筆在紙杯的底部鉆兩個(gè)小孔，位置需相鄰。讓兩支兩頭削尖的鉛筆穿過小孔，調(diào)整兩支鉛筆的位置使長度一致。

4.將紙杯套入裝有自來水的直筒瓶，確保筆尖浸入水中。

5.將9V電池倒扣在兩支鉛筆尖上，使鉛筆尖分別與電池的正負(fù)極相連接。

（實(shí)驗(yàn)中一定要注意安全哦?。?p>

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

接上電池后，浸泡在水中的兩支鉛筆的筆尖周圍不停地冒出許多小氣泡。我們會發(fā)現(xiàn)，與電池負(fù)極相接的鉛筆的筆尖周圍冒出的小氣泡明顯多過另一支。這是為什么呢？

原理解答

電解是使電流通過電解質(zhì)溶液或者熔融態(tài)電解質(zhì)，在陰極和陽極上引起氧化還原反應(yīng)的過程。本實(shí)驗(yàn)中，電解質(zhì)溶液就是加了小蘇打的自來水，加小蘇打的目的是增強(qiáng)水的導(dǎo)電能力。

將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫作電解池，比如實(shí)驗(yàn)中裝了小蘇打溶液的直筒瓶。電流流進(jìn)負(fù)極（陰極），溶液中帶正電荷的正離子遷移到陰極，并與電子結(jié)合，變成電中性的元素或分子；帶負(fù)電荷的負(fù)離子遷移到另一電極（陽極），給出電子，變成電中性的元素或分子。需要說明的是，和電源負(fù)極相連的是陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)；和電源正極相連的是陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。

鉛筆芯的主要成分是石墨，具有很好的導(dǎo)電性能。電路接通后，電離產(chǎn)生氫氣和氧氣，所以筆尖周圍會冒出小氣泡。其中，陰極產(chǎn)生氫氣，陽極產(chǎn)生氧氣。由于兩個(gè)水分子（H2O）在通電后產(chǎn)生兩個(gè)氫分子（H₂）和一個(gè)氧分子（O₂），所以陰極產(chǎn)生的氣泡比陽極更多。

整個(gè)電解水的過程用方程式可表述為：

2H₂O =（通電）2H₂↑+ O₂↑

拓展園地

我們都知道，水（H₂O）是由氫、氧兩種元素組成的無機(jī)物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水是最常見的物質(zhì)之一，也是包括人類在內(nèi)所有生命生存的重要資源，是生物體最重要的組成部分。水中含有氫（H）、氧（O）兩種元素。這種組成中含有不同種元素的純凈物叫作化合物，如二氧化碳（CO₂）和氧化鐵（Fe₂O₃）。由同種元素組成的純凈物叫作單質(zhì)，如氫氣（H₂）、氮?dú)猓∟₂）和氧氣（O₂）。