為什麼這篇電解水氧化還原鄉民發文收入到精華區：因為在電解水氧化還原這個討論話題中，有許多相關的文章在討論，這篇最有參考價值！作者Electroche (Comehereforyou)看板Chemistry標題Re: [高中]...
電解水氧化還原 在 ?????????? ♥ 瑪德蓮??♀️ ღ 小魚兒 Instagram 的最佳貼文
2021-08-02 13:37:53
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※ 引述《cory8249 (Cory)》之銘言：
純水要加入少量電解質才能夠進行導電、電解反應
但是電解質本身不會攜帶或接受電子
只是為了要平衡兩極反應的產物:H+、OH-的液間電位差
然後反應才得以繼續進行
Q1:以上敘述沒錯吧??這個是電解質幫助導電的主因嗎??
對 所以原PO還是沒有完全了解@@
Q2:所以當電解質離子都已經跑往兩極了，此時電解反應將停止??
不不 原PO對於我的解釋有大大的誤會
電解的過程中溶液隨時保持在電中性的狀態
上次我所謂離子移動去"中和"表面氫離子的描述
是說因電解造成電極表面附近電荷不均 並不是真的電化學反應造成溶液產生電荷
所以並不會有電解質離子往兩極移動 而將電解質"使用完"的現象
電解反應生成的離子也是會往bulk phase擴散
這是發生在電極表面非常微觀的現象
只是因為在純水中整個bulk phase的離子濃度相當低
所以擴散速度非常慢 造成質傳阻力限制整個反應的進行
純水 離子濃度低>>質傳阻力造成表面電荷分布不均>>形成LJP>>限制反應進行
低濃度鹽水則是避免LJP 使得濃度相對較於電解質來說低的氫
氫氧等離子不會因其質傳阻力形成LJP
Q3:只要直流電電壓足夠，水會"自動"電解出氫氣、氧氣??
也就是說，是電壓促使水電解成氫氣氧氣，兩端氧化還原得失電子的反應造成導線電流
而非電流導致電解，也不是電解質離子飄移。一切原動力就是電壓與氧化還原??
反應會不會"自動"進行是由熱力學 △G(Gibbs free energy)決定
△G 為負值 反應屬自發反應(也就是原PO說的"自動")
△G = -n F △E n:反應轉移電荷數 F:96500 常數 △E:反應平衡電位
在電解水反應中 △E為 -1.229 因此△G > 0 反應屬於非自發反應
當然這也很容易理解(你放一杯水在桌上 看到他變成氫氣和氧氣先懷疑自己是不是作夢XD)
因此需要外界提供能量(電能)供其反應進行
亦即電壓就是這個反應的"驅動力"
電流的生成則是因為我們施加的電壓 克服離子得失電子所需的能量(△G < 0)
因此反應進行 離子得失電子才有電流產生
如果外界電壓 不足以克服離子得失電子所需的能量(△G > 0)
則反應不會進行 這時是不會觀察到有電流變化產生
補充一點 之所以說要加入"少量"電解質也是與△G有關
由能斯特方程式可以得知
E = E' -RT/nF *ln[Cl-]
所以當氯離子濃度夠高時 Cl氧化生成氯氣的這個反應平衡電位下降
當這個反應的平衡電位小於外界提供的電位時 反應是可以自發性發生(△G < 0)
這時候就是電解食鹽水 而不是電解水啦!!
以上
懇請各位幫忙解惑
感謝
PS. 原PO應該不是化學系吧?? 不然這個東西物化有教喔 ^.<
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推 mormasker666:他說[高中]...哈哈 12/08 00:10
推 cory8249:非常感謝大大再次解講 我的問題表達可能有點不清楚 12/08 21:27
→ cory8249:所以造成一些誤會 我知道整個溶液是電中性 12/08 21:27
→ cory8249:然後用電解質離子去"中和" 是指靠過去"平衡"電荷 抵銷 12/08 21:28
→ cory8249:LJP 這樣應該沒錯了吧?? 12/08 21:29
推 cory8249:但原本在溶液中均勻分布的電解質離子 為了要平衡LJP 12/08 21:35
→ cory8249:不就會往兩極跑嗎?? 那這樣一來中間不就會"空"了嗎 ?? 12/08 21:35
→ cory8249:既然空了的話 兩極繼續生成H+/OH- 造成新的LJP 這樣子 12/08 21:36
→ cory8249:不就沒有離子再去平衡了嗎 ?? 也就是離子"用完了" ??? 12/08 21:37
→ cory8249:Q3: "足夠電位差+氧化還原" 造成導線上的電流對吧? 12/08 21:46
→ cory8249:而溶液中的"電流"是指電解質離子流 其量值=導線電流嗎?? 12/08 21:48
原PO還真是好學不倦 打破砂鍋問到底阿XD
想當年高中化學鳥鳥的Electroche...(遠目
電解後電極表面的確會累積H+/OH-
但這些離子不會傻傻呆在電極表面附近阿
他們還是會向Bulk phase中擴散回去
用個比較好理解的說法
水的Ksp在常溫下為一定值吧!! 所以假設原PO預期的狀況成立
那在電解過程中H+/OH-會不斷累積... 這Ksp會無限增加阿!!
所以不會有原PO說的狀況存在
H+/OH-會擴散回bulk phase中 最後在反應整個溶液的H+/OH-離子濃度仍會維持固定
因此也沒有電解質離子會不會用完的顧慮
電解質離子只是要維持表面離子濃度相同 避免LJP的形成
既然溶液內部維持H+/OH-的濃度恆定 自然也沒有電解質離子消耗的問題
差點忘了問題Q3
當然 溶液內部是靠離子流
用柯希賀夫定律很容易就可以理解
在整個迴路中電流不會消耗或產生
以下為Electroche倚老賣老的建議 不喜勿看
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如果原PO真的是高中生 那我可以建議你去找化學老師請教
可能會得到原PO容易理解的答案
高中的溶液化學或電化學 比較著重於 Ka Kb Ksp的計算 也較少討論溶液內部擴散問題
建議原PO對於定性的描速概略了解即可 (畢竟聯考喜歡考可以算的化學>"<)
如果原PO真的對於電化學很有興趣 想要燃燒熱情的小宇宙去發現溶液內的世界
那可以等指考或學測完後 把112 113 114 115 116 117 ...族繁不及備載
的化學或化工系全部填進去 (以上排列順序按IP位置 勿戰學校科系)
然後到大學用原PO新鮮熱情的肝全肝投入在物理化學上
把物理化學課本當作海賊王一樣翻閱
然後再去選修電化學 分析電化學 電極動力學 之類的選修
找間電化學實驗室去晃晃 跟研究電化學教授混熟...
(只要記得後悔的時候不要拿刀來追殺可憐的Electroche :P )
※ 編輯: Electroche 來自: 140.112.230.220 (12/08 23:27)
※ 編輯: Electroche 來自: 140.112.230.220 (12/08 23:34)
推 cory8249:萬分感謝Electroche大大詳細講說 12/09 18:00
→ cory8249:我一直沒注意到H+跟OH-也會跑，最後結合變成H2O 12/09 18:01
→ cory8249:會問這個問題 其實源自物理實驗... 食鹽水中測量等位線 12/09 18:08