为什么电解水能制造出氢气？

Question

如题所述

Answer 1

电解水制氢的反应方程为：
2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)
根据这个反应方程，一公斤的氢气（H2）需要制得2公斤的水（H2O）。
在电解水的过程中，需要通过施加电流使水发生电解反应，将水分解为氢气和氧气。电解水的总反应是端电子转移的过程，因此可以使用法拉第定律来计算所需的电量。
根据法拉第定律，电解所需的电量（Q）与反应物的量（mol）、电极的电位差（V）以及电解的电化学当量（F）有关，表示为：
Q = n * F * V
其中， Q 是电解所需的电量（单位为库仑，Coulomb）， n 是电解产生氢气的摩尔数， F 是法拉第常数，约等于96,485 C/mol（库仑/摩尔）， V 是电解的电位差（单位为伏特，Volt）。
根据反应方程可知，1 mol 的H2需要 2 mol 的H2O 参与反应。因此，一公斤（1000克）的氢气需要 2000 克（2 公斤）的水参与反应。
水的摩尔质量为 18 g/mol，因此 2000 克的水约等于 111.11 mol 的水（2000 g ÷ 18 g/mol）。
假设电解的电位差为 V = 1.23 V（常见电解池的电位差范围），则计算所需的电量：
Q = 111.11 mol * 2 * 96,485 C/mol * 1.23 V ≈ 27,014,491 C
所以，电解水制得一公斤氢气大约需要 27,014,491 库仑的电量。