水の電気分解による水素の発生

水に少量の水酸化ナトリウムを加えて電流を流すと、酸素の2倍の水素が集まる。

目的

$\ce{H2}$ と $\ce{O2}$ の体積比 2 : 1 を観察し、$\ce{Na+}$ が還元されない理由を理解する。

器具と試薬

$\ce{NaOH}$ で導電性にした水を入れた仮想電解セル、電極2本と電流スライダー。

解説

純水はほとんど導電しないので、少量の $\ce{NaOH}$ がイオンを供給する。ナトリウムは反応性が高すぎて析出せず、$\ce{Na+}$ は水のほうが還元されやすいため（$\ce{Na+/Na}$ の $E° = -2{,}71$ V）溶液中に残る。アルカリ金属が融解塩の電気分解でしか製造されず、水溶液からは決して得られない理由は同じで、ハンフリー・デービーは1807年にこの方法で Na と K を単離した。全体：$\ce{2H2O -> 2H2 + O2}$、$V(\ce{H2}) = 2\,V(\ce{O2})$。

バーチャル実験は直感をつかむための簡略化したモデルです。実際の実験や安全教育の代わりにはなりません。指導者なしに自宅で再現しないでください。