Bei der Elektrolyse von Wasser wird ein virulentes Wasserstoffgas, das als H2 bezeichnet wird, gebildet, wenn 1 Mol eines Wassermoleküls durch elektrischen Strom zersetzt wird. Bevor wir diese Frage beantworten, wollen wir jedoch herausfinden, was ein Mol ist und wie der Elektrolysevorgang abläuft.
Ein Mol ist eine Maßeinheit für die Menge einer Substanz, die der Anzahl der Kohlenstoffatome entspricht, die in 0,012 Kilogramm des entsprechenden Isotops enthalten sind. Elektrolyse ist der Prozess der chemischen Zersetzung einer Verbindung unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms. Im Falle der Elektrolyse von Wasser zersetzen sich seine Moleküle in Wasserstoff- und Sauerstoffatome, die dann Gase bilden.
Wenn also 1 Mol Wasser durch einen elektrischen Schlag zerlegt wird, erhalten Sie 1 Mol der Klappergasmoleküle H2. Um jedoch herauszufinden, wie viele Liter dieses Gases sind, ist es notwendig, das Avogadro-Gesetz zu verwenden und die Standardreaktionsbedingungen zu berücksichtigen. Unter Standardbedingungen nimmt 1 Mol eines beliebigen Gases ungefähr 22,4 Liter ein. Somit würde 1 Mol H2-Gas etwa 22,4 Liter aufnehmen.
Zersetzung von Wasser durch elektrischen Strom: wie viele Liter H2-Gas werden gebildet
In der chemischen Zersetzungsreaktion von 1 Mol Wasser wird die folgende Gleichung gebildet:
- 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser 2 Mol Wasserstoffgas (H2) gebildet wird. Um die Gasmenge in Litern zu berechnen, müssen Sie das Standardvolumen (22,4 Liter / Mol) kennen und das Verhältnis verwenden:
- 1 mol = 22,4 Liter
- 2 mol = X Liter (gewünschte Gasmenge)
Somit wird bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser durch elektrischen Strom 44,8 Liter Klappergas H2 gebildet.
Der Prozess der Zersetzung von Wasser
Durch die Elektrolyse von 1 Mol Wasser wird unter Verwendung eines elektrischen Stroms eine äquivalente Menge an Wasserstoffgas und Sauerstoff erhalten. Da H2O-Wasser aus zwei Wasserstoffatomen (H) und einem Sauerstoffatom (O) besteht, wird bei der Zersetzung von Wasser 1 Mol Wasser in 1 Mol Wasserstoffgas (2 Mol Wasserstoffatome) und 0,5 mol Sauerstoffgas (1 Mol Sauerstoffatome) umgewandelt.
Wenn also 1 Mol Wasser durch einen elektrischen Schlag zersetzt wird, erhalten Sie 22,4 Liter Wasserstoffgas und 11,2 Liter (0,5 Mol) Sauerstoffgas.
Verhältnis von H2-Gas zu Wasser
Das Avogadro-Gesetz legt fest, dass der Mol jedes Gases unter normalen Bedingungen 22,4 Liter beträgt. Wenn also 1 Mol Wasser durch einen elektrischen Schlag zersetzt wird, wird 1 Mol Wasserstoffgas (H2) erhalten, was 22,4 Litern Klappergas entspricht.
Das Verhältnis von H2-Gas zu Wasser kann wie folgt dargestellt werden:
- 1 mol Wasser --> 1 Mol H2-Gas --> 22,4 Liter Klappergas
Somit wird bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser durch elektrischen Strom 22,4 Liter Wasserstoffgas (Klappergas) erhalten.
Anzahl der Liter H2-Gas bei Zersetzung von 1 Mol Wasser
1 Mol Gas nimmt unter normalen Bedingungen ungefähr 22,4 Liter ein. Folglich werden 2 Mol des durch die Zersetzung von 1 Mol Wasser erhaltenen H2-Gases ungefähr 44,8 Liter einnehmen.
Somit wird bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser durch elektrischen Strom etwa 44,8 Liter H2-Gas unter Standardbedingungen erhalten.
Die Rolle des elektrischen Stroms
Eine wässrige Lösung ist ein System, bei dem Wassermoleküle in positiv geladene Wasserstoffionen (H+) und negativ geladene Hydroxidionen (OH-) aufgeteilt werden. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes bewegen sich die Ionen zu den Elektroden. An der Anode findet eine Oxidation statt und an der Kathode eine Wiederherstellung statt.
Bei der Elektrolyse von Wasser durch Oxidation bilden sich Sauerstoffionen an der Anode, die sich zu Dämpfen verbinden und das Reaktionsmedium verlassen können. Wasserstoffionen werden an der Kathode wiederhergestellt, was zur Bildung eines Klappergases H2 führt.
Somit ist ein elektrischer Strom eine Voraussetzung für die Elektrolyse und Zersetzung von 1 Mol Wasser in das Klappergas H2 und Sauerstoff.
