電解水

調電解電流，看陰極 H₂ 管與陽極 O₂ 管冒泡集氣：H₂ 管填得比 O₂ 管快一倍。依法拉第定律即時算出兩種氣體的莫耳數與體積，記錄多組數據驗證體積比恆為 2：1。

t = 0.00 s

氣體體積對時間

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後，按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

電解電流 I

電源電壓 V（僅顯示，不驅動反應）

即時量測

通過電量 Q＝I·t

— C

體積比 V(H₂)：V(O₂)

—

n(H₂)＝Q／2F

— mol

n(O₂)＝Q／4F

— mol

V(H₂)（陰極）

— mL

V(O₂)（陽極）

— mL

畫面符號圖例

＋陽極／－陰極，直流電源驅動；電解液中離子移動、電極產生氣體

實驗任務

驗證二比一體積比：固定電流跑一段時間，每隔一段記錄一次數據。觀察陰極 H₂ 管與陽極 O₂ 管，兩者體積比是否穩定維持在約 2.00？下載 CSV，把 V(H₂) 對 V(O₂) 作圖，斜率應接近 2。
電流加倍的預測：先用 1.0 A 記錄氣體累積速率，再把電流調成 2.0 A。依法拉第定律 n＝I·t／(zF)，預測氣體累積速率會變成幾倍？跑跑看是否吻合。
辨認兩種氣體：指出哪一管是 H₂、哪一管是 O₂，並說明為什麼 H₂ 的體積恰好是 O₂ 的兩倍。（提示：比較兩電極半反應中每莫耳氣體所需的電子數。）

模型與假設

模型：稀硫酸／硫酸鈉電解質中的水電解。
陰極（−）：2H₂O ＋ 2e⁻ → H₂ ＋ 2OH⁻，產生 H₂。
陽極（＋）：2H₂O → O₂ ＋ 4H⁺ ＋ 4e⁻，產生 O₂。
氣體莫耳數依法拉第定律 n(e⁻)＝I·t／F（F＝96485 C/mol）計算： n(H₂)＝I·t／2F、n(O₂)＝I·t／4F，故體積比 H₂：O₂＝2：1。氣體體積以理想氣體在 25°C、1 atm 換算（莫耳體積約 24.5 L/mol）。
假設：電流效率 100%、氣體視為理想氣體、氣體完全不溶於電解液、無副反應、忽略溶解於水中的氣體與溶液的細微體積變化。

--

1

--

32.3%

140.05

82.02%

62,201

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