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水分解后能得到什么如何分解

来源:网络 作者:佚名 时间:04-24 手机版

水是由氢元素和氧元素组成,分解后得到氢气和氧气。分解方法如下:

1、电解水,具体方法为在充满氢氧化钾或氢氧化钠的电解槽中通入直流电,水分子在电极上发生电化学反应,分解成氢气和氧气。阳极生成氧气,阴极生成氢气。

2、生物催化,海底一些海洋生物可分解水得到氢气和氧气。

3、太阳能光伏发电分解水,原理同电解水。

水分解是什么化学原理?

分解反应是化学反应中常见的一种。2H2O--O2+2H2; HNO3--H2O+NO2都是分解反应。水的分解反应是氧化还原反应,因为有元素价的变化。

说到水的分解,电解水理论上是比较快的一种方法,主要是外部提供的电能造成的分解。还有一些反应,比如催化反应,也可以使水分解,比如一些制氧催化剂IrO2的存在,也可以使水中析出氧;还有TiO2光触催化剂也可以使水分解。目前还有将电解-催化的复合方法使水分解的。具体效率能提高多少,不确定,但是可以确定的是,会比单纯的电解水要快。

什么东西可以分解水

因为水分解成氢气和氧气条件比较苛刻,一般不容易达到,尤其是家庭小实验。

水在1000℃下可以分解成氢气和氧气。

水分解成氢氧气方法

液态水升温成为气态水分子

液态水中水分子相互之间以氢键相联,缔合成为密集堆集体。挨个堆集的水分子相互间距离很小,光子不能辐射液体内部分子,不利于水分子吸收激光能量。液态水加热成为气态水分子时,分子之间距离增大约3倍,光子可通过分子之间空隙,使气体内部分子能够吸收光子,有利于水分子吸收激光能量,有利于反应物质中分子能量非平衡分布,能够产生激光化学反应。高温水气升高了反应物质分子能量状态,利于催化化学反应。

“分解反应器”内激光化学反应及催化反应

1分解反应器的特性

反应物质水气由通道进入储气室,温度、压力处于均衡分布态,储气室下方沿输入激光束方向的出口与反应室相通,激光光束从反应室两边输入,在反应室进口附近形成激光辐射区域,进口截面的宽度略小于激光束截面直径,反应物质气流受进口宽度约束通过激光辐射区域,所有水分子有机会吸收到激光能量。

2输入反应室水气的热化学性质

进入反应室的水气温度650~750℃,压力18~25㎏f/㎝2,热焓10746

Kcal/㎏/K。水气进入反应室的流速约20~25米/秒,反应室出口的产出物质气流通过列阵喷管喉道口的速度约320米/秒。

3水分子吸收光子过程

水分子的简正振动频率与光波频率匹配,即波的频率(波数/㎝-1)一致,水分子能够吸收光子。光子是电磁波,属于球面横波,存在电场矢量和磁场矢量的振动,由于光波中的电场和磁场都是矢量,所以光波是一种矢量波。

4激光能量输入

激光能量从光反应室窗口输入,采用激光能量巨脉冲输入,光波频率是3756㎝-1~91425px-1(波长266~273/微米),激光以TEM

oo输出或多模输出。

5能量分布与化学反应

反应物质通过激光能量聚集的局部区域,被激励成为高能态分子,有利于激光化学反应和催化反应。因为化学反应的产生与反应速率的快慢,是以高能态分子的多少为判据的,即单位体积内高能态分子的多少决定成键分子的多少,成键分子的多少决定化学反应速率。激光能量聚集在局部区域与激光能量分布方法,产生的激光化学反应结果是不尽相同的。

水的分解是单物质反应,即只有一种物质参与的化学分解反应。

反应物质中分子的分解、成键、催化要达到能量阈值才能参与化学反应,化学反应的产生和化学反应速率的快慢,是以高能态分子的多少和分子相互碰撞的频率/秒决定的。化学分解反应中,分子的成键要满足对称性、能量相近、最大重叠三条原则。

6红外激光化学反应

输入反应物质中的激光,光波频率3657~3756

cm-1属红外光源,因而反应物质中进行的是红外激光化学反应。光化学第一定律“只有吸收光子能量的分子才能参与光化学反应”。

7催化化学反应

按照定义:“催化剂使化学反应速度加快,是本身不被消耗的物质”。化学反应中催化剂不消耗能量,也不增加能量,又是自身不被消耗的物质,是催化剂特有性质。“方法”实施例设计的“装置”,在分解反应器内的反应物质中,实施了化学吸附离解催化反应,能够减少外部输入反应物质中的激光能量。

产出物质气流中的能量转换

“能量转换”是创新技术的核心,是实现产出物质能量大于反应物质输入能量的必备条件。

水分解化学反应中热能量转换成为激光能量,即产出物质的热能

激光能反应物质生成产出物质的热能激光能,构成热→光→热→光能量循环。热能转换成为激光能是以“气动激光器”理论为根据的。

高温气流中分离氢氧分子

单物质水的化学反应是可逆反应,化学反应方向随气体热焓变化而改变。进入反应室水气因激光能量输入产生激光化学分解反应,气体温度接近1000℃,正在进行着的正方向化学分解反应,只要不改变环境和气体的热焓(温度),就不会产生逆方向化学化合反应。但是产出物质氢、氧分子气离开反应室必然降低温度,环境、温度的改变,必然产生逆方向化学化合反应生成水分子。因此,离开反应室的高温气流,产出物质中氢、氧分子必需分离,避免产生逆向化学化合反应。分开输出的氢气和氧气不会产生化合反应。

水分解的过程反映了哪些有关物质的结构和变化的规律或结论

大致有两种方法可以分解水,一种是通电,一种是高温加热。

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+474258kJ/mol,焓变〔ΔH〕为+57166kJ/mol,熵变〔ΔS〕为+32668J/(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123V,即理想状况下,插入水中的两电极间电压达到123V,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)=+457144kJ/mol

ΔH(298K)=+483638kJ/mol

ΔS(298K)=+88856J/(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

水分解成氧气和氢气,1说明水是由氢氧两种元素组成的,2说明在化学变化中分子会改变,原子不改变,(分子是维持化学性质的最小微粒,原子是化学变化中最小的粒子)3氧气,氢气的体积比是1:2,说明一个水分子是由一个氧原子和两个氢原子构成

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