【电解】VOL.2021.02.22

在制取氢气的知识点上,最令我感兴趣的并不是实验室的那套方法,毕竟如果想在课后自制氢气,那些反应物都不是能在家里找到的,所以,我更关注课本里写的另一种制取氢气的方法,给水通电,水就会被电解,而水的分子式是H2O,那么很自然地就会产生氢气跟氧气,而且它们分别会在不同的电极上生成,这就很容易把它们单独分离出来,但因为纯净水不导电,所以通常会在水里加入食盐,电解食盐水,多么理想的实验,它所需的所有东西都能在我家里找到!

首先要设计一套实验装置,容器不可能用类似实验室里的烧瓶之类的玻璃器皿,既要密封,又要有良好的改装性,塑料瓶是最理想的,于是,家里的大饮料瓶就成了首选,实验前装满食盐水,生成的气体正好汇聚在瓶口处,而为了分离氢气跟氧气,就至少需要两只瓶子,把正负极分别置于不同的瓶子里,就各自得到了不同的气体。

大致思路成型了,剩下的就是细节问题了,我找了三只大号饮料瓶,剥掉包装纸,把两根长铁钉分别插入两只瓶身靠近底部的位置,留一小节在外面,到时候可以接线,两根铁钉就是正负电极,用胶水把铁钉与瓶身的接触区域覆盖固定严实,防止漏水。

在瓶身中部位置开一个小圆孔,插入一根空心塑料管,应该用的是很粗的笔管之类的东西,另一端插入那只没放电极的瓶身,这只瓶子既可以作为缓冲过渡,防止两侧的气体混淆,还有一个特殊的功能。

从整体来看,就是三只并排的大饮料瓶,两侧的瓶子根部各有一根电极,中间那只瓶子各有一根空塑料管分别与两侧的瓶子联通,我忘了当时是用什么方式把这三只瓶子牢牢固定成一个整体的,只记得它们异常稳固,就算装满水的情况,依然浑然一体,不漏水更不散架。

中间那只瓶子要比两侧的高出许多,底部悬空,这么做的目的就是到时只要打开中间这只瓶盖,就能通过高低落差的水压把两侧瓶内的气体向上压,通过排气口压入外部容器中。

倒入调配好的食盐水,为了去除空气,不留一点空间,先让两侧瓶子的液面与瓶口平齐,拧上改装过的瓶盖,跟之前做压缩空气罐一样在瓶盖上集成了一个自行车充气阀,到时候只要拧开阀门,就能把气体排入接在阀门上事先排出空气的袋子一类的容器里。两侧的瓶子灌满水拧上盖子之后,再把中间瓶子倒满,拧上瓶盖,装置就算是完成了,只要给它通上直流电,理论上来说,食盐水就开始被电解,两个电极上分别会产生不同的气体,逐渐汇聚到顶部的瓶口区域。而这最后的关键点:直流电,在我家也唾手可得。

走到楼下,在爸爸的工具桌旁放着一只旧电瓶,这是一开始就在我计划之内的,又从桌上拿起一根双股线,线的两端接有金属鳄鱼夹,拎着电瓶又回到楼上,实验装置摆在写字台中央,电瓶放在旁边地上的墙根,夹上线,另一端分别夹在装置的两根电极上。

在夹上最后一个鳄鱼夹之前,我并不知道实验效果如何,能不能成功电解,也不知道电解产生气体的速度具体是多少,是肉眼可见还是缓慢生成。所以,当我最后夹上的那一刻,见到的是一幅振奋人心的画面,左侧那根长长的金属棒上,瞬间便冒出了一串极细小但极密的气泡,而且连绵不绝,在瓶中均匀上升,形成了一块类似绵软丝绸般的气泡布,但奇怪的是另一根电极上却静悄悄的,一个气泡都没有。

按水的分子式来看,生成的氢气与氧气的比例是2比1,既然一边这么明显,另一边至少也是肉眼可见才对,那时只觉得奇怪,却也想不出个所以然来,但这幅奇特的景象还是令我欣喜不已,趴在写字台上欣赏许久。

虽然气泡如此密集,连成了片,但它们实在太细小了,估计比针尖还要细得多,因此在瓶口积聚的速度无比缓慢,我便日日夜夜让它在那运转,有时爸妈进来也会好奇这是什么,我当然很难跟他们解释清楚,只说是个科学实验,他们也并不会干涉我做这种东西。

逐渐地,左侧那只瓶中的水开始变绿,并且颜色越来越深,中间的瓶次之,右侧最浅,我开始意识到电解不只把水分解了,它对溶解在水中的食盐也在起作用,氯化钠分解成钠和氯气,这也正是这边生成气体这么直观的原因,它在生成大量的氯气,而氯气易溶于水,这也正是过了一个多星期,日日夜夜不停地冒着气泡布,上面聚集的气体却依然没有多少的缘故,大部分氯气都重新溶解在水中了,把水变成了绿色。至于钠,它当然跟水生成了氢氧化钠,所以此时这个装置中的液体成分已经变得非常复杂。

我忘了最终过了多久,至少得有半个月的样子吧,左侧依然只聚集了大概跟原装饮料上部留空差不多的气体,我不知道这些是纯粹的氢气还是氢气氯气混合物,应该是混合的概率比较大,我也忘了右侧瓶子内有没有收集到气体,总之,我想结束这个实验了,只收集到这么一点气体,我也懒得把它导出来了,即便弄出来,跟容器里残留的空气一混合估计也没什么纯度了。

捧着装置来到楼下屋前,在一块杂草地上,拧开瓶盖,这半个多月来被我制造出来的气体就这么无法察觉地散溢到了空气中,把瓶内这些绿油油的水咕咚咕咚倒在杂草地上,让我好奇的是水里应该已经混合了氢氧化钠的成分,它会不会让这些杂草枯萎,但也忘了后来有没有特意去留意它们的长势。

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