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  一、在工業上通常采用如下幾種方法制取氫氣電解水:一是將水蒸氣通過灼熱的焦炭(稱為碳還原法),得到純度為75%左右的氫氣;二是將水蒸氣通過灼熱的鐵,得到純度在97%以下的氫氣;三是由水煤氣中提取氫氣,得到的氫氣純度也較低;第四種方法就是電解水法,制得的氫氣純度可高達99%以上,這是工業上制備氫氣的一種重要方法。在電解氫氧化鈉(鉀)溶液時,陽極上放出氧氣,陰極上放出氫氣。電解氯化鈉水溶液制造氫氧化鈉時,也可得到氫氣。

  對用於冷卻發電機的氫氣的純度要求較高,因此,都是采用電解水的方法制得。

  二、電解水制氫原理

  所謂電解就是借助直流電的作用電解水,將溶解在水中的電解質分解成新物質的過程。

  1、電解水原理

  在一些電解質水溶液中通入直流電時,分解出的物質與原來的電解質完全沒有關系,被分解的是作為溶劑的水,原來的電解質仍然留在水中。例如硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等均屬於這類電解質。

  在電解水時,由於純水的電離度很小,導電能力低,屬於典型的弱電解質電解水機,所以需要加入前述電解質,以增加溶液的導電能力,使水能夠順利地電解成為氫氣和氧氣。

  氫氧化鉀等電解質不會被電解,現以氫氧化鉀為例說明:

  (1)氫氧化鉀是強電解質,溶於水後即發生如下電離過程:

  於是,水溶液中就產生了大量的K+和OH-。

  (2)金屬離子在水溶液中的活潑性不同,可按活潑性大小順序排列如下:

  K>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>H>Cu>Hg>Ag>Au

  在上面的排列中,前面的金屬比後面的活潑。

  (3)在金屬活潑性順序中,越活潑的金屬越容易失去電子鹼性水,否則反之。從電化學理論上看,容易得到電子的金屬離子的電極電位高,而排在活潑性大小順序前的金屬離子,由於其電極電位低而難以得到電子變成原子。H+的電極電位

  =-1。71V,而K+的電極電位

  =-2。66V,所以,在水溶液中同時存在H+和K+時,H+將在陰極上首先得到電子而變成氫氣,而K+則仍將留在溶液中。

  (4)水是一種弱電解質,難以電離。而當水中溶有KOH時,在電離的K+周圍則圍繞著極性的水分子而成為水合鉀離子,而且因K+的作用使水分子有了極性方向。在直流電作用下,K+帶著有極性方向的水分子一同遷向陰極,這時H+就會首先得到電子而成為氫氣。
 

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