电解水设备原理图

A. 电解水机的原理

电解水机就是将以市政自来水为水源，通过前置过滤器对水进行过滤，然内后得到的净容水进入电解槽。以分离膜为媒介在水中施以直流电压，利用电解板使水分解，既而分离出弱碱性水与弱酸性水的一种电器。
由于水中的钙、镁、钠、钾等矿物质多聚集在阴极，氢氧离子（OH-）增加而成为弱碱性，学名为“电解还原水”，日本则称为“碱性离子水”；氧、硫酸、硫黄等则被引致阳极。电解还原水 不仅适合一般健康人日常饮用，而且特别适合胃肠疾病、高血压、高脂肪、高胆固醇、糖尿病、肾脏病、慢性肝炎、肥胖、特异性体质引起的疾病和便秘等患者饮用。增加氢离子（H+）而生成弱酸性水，学名为电解氧化水，日本称为“酸性离子水”，酸性离子水除具有一定的灭菌、抑菌、改善某些皮肤病的作用外，还有美容、收敛的作用；酸性离子水的PH值5.5与皮肤表面酸度相近，可使皮肤光滑、细洁、白嫩，其作用与收缩化妆水相似，是十分理想的美容护肤品。

B. 电解水机的原理是什么

百世康电解水机就是将以市政自来水为水源；通过前置过滤器对水进行过滤；然后得到的净水进入电解槽，以分离膜为媒介在水中施以直流电压，利用电解板使水分解，既而分离出弱碱性水与弱酸性水的一种电器。
由于水中的钙、镁、钠、钾等矿物质多聚集在阴极，氢氧离子（OH-）增加而成为弱碱性水，也称为还原水； 氧、硫酸、硫黄等则被引致阳极，适合于饮用与保健等。 增加氢离子（H+）而生成弱酸性水，也称为氧化水；
适合于清洗，消毒，美容等。
水是以水分子团的形式呈液态存在，普通的自来水通常是由11～13个的水分子集团构成的水分子簇，在电解槽中特定电场作用下，水分子间氢键被部分打开，生成5～6个水分子组成的小集团水；同时在电场力作用下，水中的Ca2+、Mg2+、K+等阳离子向阴极移动；而Cl-、SO42-、NO3-、NO2-等阴离子向阳极移动。
水在电解槽的阴阳两极上发生反应如下：
H2O=OH-+H+
在阴极：H++e=H2H++2eH2↑2H2O+2e=2OH-+H2↑
在阳极：4OH–4e=2H2O+O2↑2H2O-4e=4H++O2↑
在电解槽中，电解槽由离子膜分为阴、阳两室，两室之间只有离子可以自由穿透。
水在液态时会电离为氢离子和氢氧根离子，通电后由于氢离子带正电而向阴极移动；氢离子得到一个电子后变成还原性极强的活性氢，水的氧化还原电位因此改变，由正变负。
活性氢不稳定，两个氢原子得到两个电子变为氢气逸出水电离的可逆平衡遭破坏，为了重新达到平衡，水不断电离，则氢 氧根离子不断聚积在阴极被称为碱性电解水；
相反，氢氧根离子带负电向阳极移动，失去电子变成氧气
水电离的可逆平衡遭破坏，为了重新达到平衡，水不断电离，氢离子在阳极聚积，被称为酸性电解水或电解氧化水。

C. 如何制作电解水的装置

实验名称：电解水

实验类别：演示或学生实验

改进目的：通直流电分角水的实验对研究水的组成至关重要。九年义务教育三年制初中教科书化学48页所示简易装置水槽中需电解液量大，同时收集气体的试管放入或取出电解液时手被溶液沾污而受腐蚀，为克服上述不足之处，特自制电解水实验器。

制作电解水实验器所需原材料：见附页图中所示。

电解水实验器的制作过程：

1.将上底半径为6厘米的圆台形的橡胶塞打上与注射器管和长颈漏斗管相匹配的三个孔。

2.将两只相同的注射器管和一个长颈漏斗管旋转插进橡胶塞的孔内，管的下沿不要超过塞子的下底面，以免装电解液时杯内留下气泡。

3.截取一小段带孔的伞骨子（镀铬不锈钢）将外附橡胶的细钢丝一端裸露部分穿入伞骨于孔内并夹紧，再将伞骨手插入已用过的一次性注射器管内的胶塞中心（此塞剪有几个孔），最后将制好的电极插入注射器管内，导线的另一端从漏斗管内穿出来，在导线上作好正负极的记号，与注射器管记号一一对应。

此步须注意以下两点：

①电极既不能露出管底，又不能插入管内太深。电极露出管底则产生的氢气和氧气混合；插入管内太深则产生气体的速度慢。

②电解器内部的细钢丝除与电极接触部分能裸露外，其余部分不能裸露。

4.将与注射器管相匹配的注射针尖截断且夹扁密封，留下针帽。

5.将制好的塞子塞到与之匹配的茶杯口内，把针帽扭到注射器管的上端。

操作步骤及现象：

1.扭下针帽，检查装置的气密性。

2.向漏斗内倒入5％至10％纯净的氢氧化钠水溶液，当电解液升到注射器管内后，加液体的速度放慢，待三个管的注段达到顶点不再改变时，将针帽扭上（不要扭得太紧）。

3，通直流电源12伏至6伏，电解液浓度小则电压调大，电解液浓度大则电压调小。不到半分钟，负极（阴极）产生5毫升气体，正极（阳极）产生约2.5毫升气体。

4.切断电源，点燃木条，扭下与负极相连的针帽，迅速在管尖处点火，气体燃烧，呈淡蓝色火焰——氢气。

5.为使实验现象明显，再通电源，扭下与正极相边的针帽，迅速把带火星的木条放到管尖处，木条复燃——氧气。

改进后的效果：

自制电解水实验器所需的原材料易得，制作不难。实验操作安全方便，便于观察。电解的速度快，所得氢气和氧气体积很接近2∶1；检验生成气体的现象十分明显。实验所需电解液的量不多，同时可避免手被溶液沾污而受腐蚀。实验器可长久使用，必须时更换电极也十分方便。演示实验可改为学生实验。

附：自制电解水实验器平面图。

如图所示：

1.直径为6厘米圆台形橡胶塞。

2.口径为6厘米的透明玻璃杯。

3.5毫升或10毫升注射器玻璃管。

4.长颈漏斗。

5.电极（镀铬不锈钢——带孔一小节伞骨子）。

6.外绝级导电线（细钢丝）。

7.与注射器管相配套的针帽（针尖切断且夹扁密封）。

8.带孔小胶塞。

D. 水的电解实验中的实验装置分析图

（1）在分解水时，在电极上有气泡生成，由于b管中产生的气体较少，应是氧气，检验的操作是：打开活塞，用带火星的木条接近玻璃管尖嘴部分；
（2）水电解过程中，由电能转变成化学能，生成的氧气与氢气体积比为1：2，由于同温同压下，同体积的气体的分子数相同，所以水电解后生成的氧气和氢气的分子个数比是1：2；
（3）水电解实验的主要实验目的是探究水的组成．
故答为：（1）有气泡产生 用带火星的木条接近玻璃管尖嘴部位，慢慢打开活塞（2）电 化学 1：2 （3）D．

E. 电解池的工作原理

[编辑本段]概念1、电解原理（电解池装置如图）

什么是电解
电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）
而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
（上图是电解CuCl2溶液的装置。通电后发生反应：CuCl2=Cu + Cl2↑用离子方程式表示：Cu2++ 2Cl-=Cu + Cl2↑ ）
电解过程中的能量转化（装置特点）

电能转化为化学能
阳极：惰性电极 阴极：不一定是惰性电极
发生电解反应的条件

①连接直流电源
②阴阳电极 阴极：与电源负极相连为阴极
阳极：与电源正极相连为阳极
③两极处于电解质溶液或熔融电解质中
④两电极形成闭合回路
电极反应

电极反应
与电源的正极相连的电极称为阳极。物质在阳极上失去电子，发生氧化反应。如上图装置中，Cl-在阳极上失去电子转化为Cl２，阳极反应式：2Cl--2e＝Cl2↑
与电源的负极相连的电极成为阴极。物质在阴极上得到电子，发生还原反应。如上图装置中，Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu，阴极反应式：Cu2++2e＝Cu
电解结果
在两极上有新物质生成
电解池电极反应方程式的书写
阳极：活泼金属—电极失电子（Au,Pt 除外）；惰性电极—溶液中阴离子失电子
失电子能力：活泼金属（Mg～Ag）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
阴极：溶液中阳离子得电子
得电子能力：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+（即活泼型金属顺序表的逆向）
规律：铝前（含铝）离子不放电，氢（酸）后离子先放电，氢（酸）前铝后的离子看条件
四类电解型的电解规律
①电解水型（强碱，含氧酸，活泼金属的含氧酸盐），pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中性则pH不变。电解质溶液复原—加适量水
②电解电解质型（无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐，），pH变大。电解质溶液复原—加适量电解质。
③放氢生碱型（活泼金属的无氧酸盐），pH变大。电解质溶液复原—加阴离子相同的酸
④放氧生酸型（不活泼金属的含氧酸盐），pH变小。电解质 溶液复原—加阳离子相同的碱或氧化物
意义

使在通常情况下不发生变化的物质发生氧化还原反应，得到所需的化工产品、进行电镀以及冶炼活泼的金属。在金属的保护方面也有一定的用处。 [编辑本段]电解原理的应用 氯碱工业（电解饱和食盐水）
制取氯气、氢气、烧碱。
饱和食盐水溶液中存在Ｎａ＋和Ｃl－以及水电离产生的Ｈ＋和ＯＨ－。其中氧化性Ｈ＋＞Ｎａ＋，还原性Ｃl－＞ＯＨ－。所以Ｈ＋和Ｃl－先放电（即发生还原或氧化反应）。
阴极：２Ｈ＋＋２ｅ＝Ｈ２↑（还原反应）
阳极：２Ｃl－２ｅ－＝Ｃl２↑ （氧化反应）
总反应的化学方程式：２ＮａＣl＋２Ｈ２Ｏ=（等号上为通电）２ＮａＯＨ＋Ｈ２↑＋Ｃl２↑
用离子方程式表示：２Ｃl－＋２Ｈ２Ｏ=（等号上为通电）２ＯＨ－＋Ｈ２↑＋Ｃl２↑。
电镀和电解精炼铜
电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或者合金的过程
条件：①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子
电镀时，把待镀的金属制品（即镀件）作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极：Ｍｎ－ｅ－＝Ｍｎ＋
阴极：Ｍｎ＋＋ｅ－＝Ｍ
这样，在直流电的作用下，镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。
同样的道理，用纯铜作阴极，用粗铜作阳极，用ＣｕＳＯ４溶液作电解液。通入直流电，作为阳极的粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，从而达到提纯铜的目的。
电解法冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠：
阴极：２Ｎａ＋＋２ｅ－＝２Ｎａ
阳极：２Ｃｌ――２ｅ－＝Ｃｌ２↑ [编辑本段]电解时，物质在电极上的放电顺序（1）阳极：与电源的正极相连。
当阳极的电极材料为金属（Pt或Au除外）时，通电后作电极的金属失去电子变成金属离子，溶解到电解质溶液中。
当阳极的电极材料是惰性物质（如Au、Pt或石墨）时，通电后溶液中的阴离子在阳极上失去电子，当溶液中同时存在多种阴离子时，还原性强的离子先失去电子发生氧化反应。常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是：Ｃｌ－＞ＯＨ－＞含氧酸根离子（如ＳＯ４２－、ＮＯ３－等）＞Ｆ－。Ｃｌ－和ＯＨ－在电解时的电极反应式分别是：
２Ｃｌ――２ｅ－＝Ｃｌ２↑
４ＯＨ――４ｅ－＝２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑
因为水电离能够产生ＯＨ－，所以电解含氧酸盐溶液时，在阳极上是ＯＨ－放电生成氧气，而含氧酸根离子不发生变化。（当阳极为惰性金属常用的为C 铂 金 时 自身放电）
（2）阴极：与电源的负极相连。
在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种阳离子时，按金属活动性顺序，越不活泼的金属，其阳离子的氧化性越强，越容易被还原。在水溶液中，铝之前的金属的阳离子不可能被还原。 [编辑本段]酸、碱、盐溶液电解规律（1）无氧酸是其本身的电解
（2）含氧酸是水的电解
（3）可溶性碱是水的电解
（4）活泼性金属的含氧酸盐也是水的电解
（5）活泼金属的无氧盐阴极析出氢气并伴随溶液显碱性，阳极析出非金属单质
（6）不活泼金属的无氧盐是该盐的电解
（7）中等活动性金属的含氧酸盐阴极析出金属，阳极得到氧气同时酸性提高

F. 如图是实验室电解水的简易装置示意图．（1）接通直流电源后，B电极为电源的______极；（2）该反应的符号

（1）与正极相连的试管生成的气体是氧气，较少．与负极相连的试管生成的是氢气，较多，所以A端是正极B端是负极；
（2）电解水生成了氢气和氧气，该反应的符号表达式为：2H₂O