Wasser ist eine Substanz, ohne die das Leben auf der Erde unmöglich ist. Allerdings denken nur wenige Menschen darüber nach, welche chemischen Prozesse bei ihrer Zersetzung stattfinden. Interessanterweise kann elektrischer Strom verwendet werden, um Wasser in seine Bestandteile zu zersetzen – Sauerstoff und Wasserstoff. Und was, wenn wir uns entscheiden würden zu berechnen, wie viele Liter Klappergas H2 bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser erhalten werden?
Lassen Sie uns vorher daran erinnern, was ein Maulwurf ist: Es ist eine Maßeinheit für eine Substanz, die es uns ermöglicht, die Anzahl der Atome und Moleküle zu vergleichen. 1 Mal Wasser enthält ungefähr 6,022 x 10 ^ 23 Moleküle. Wenn wir dies wissen, können wir zur Lösung des Problems übergehen.
Die Zersetzung von Wasser durch elektrischen Strom erfolgt durch folgende Reaktion: 2H2O → 2H2 + O2. Dies bedeutet, dass wir bei der Zersetzung von 2 Mol Wasser 2 Mol Wasserstoff und 1 Mol Sauerstoff erhalten. Wenn wir also 1 Mol Wasser zerlegen, erhalten wir 0,5 Mol Wasserstoff.
Jetzt bleibt es abzuwarten, wie viele Liter 1 Mol Wasserstoff einnimmt. Verwenden wir dazu das Gay-Lussac-Gesetz, das besagt, dass sich Gase bei gleicher Temperatur und demselben Druck auf die gleiche Weise ausdehnen und zusammenziehen. Bei Standardbedingungen (Temperatur 0°C und Druck 1 Atmosphäre) belegt 1 Mol Gas ein Volumen von 22,4 Litern.
Es stellt sich also heraus, dass wir bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser durch elektrischen Strom 0,5 Mol Wasserstoff erhalten, was etwa 11,2 Liter entspricht. Wenn also 1 Mol Wasser durch elektrischen Strom zersetzt wird, ergeben sich etwa 11,2 Liter Klappergas H2.
Wie viel Klappergas H2 entsteht, wenn 1 Mol Wasser durch Strom zersetzt wird?
Während der Elektrolyse wird das Wasser unter dem Einfluss von elektrischem Strom in Gase – Sauerstoff (O2) und Wasserstoff (H2) – zerlegt. Die Menge der entstehenden Gase ist proportional zur Menge der durch die Lösung strömenden elektrischen Ladung. Nach dem physikalischen Gesetz von Faraday ist 1 Mol elektrischer Ladung erforderlich, um 1 Mol Wasserstoff zu bilden.
Somit wird bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser durch elektrischen Strom 1 Mol des Klappergases H2 erhalten. Beachten Sie, dass diese Gasmenge proportional zur Menge an Wasser und der Menge an elektrischem Strom ist, die durch die Lösung fließt.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Wasserelektrolyse in der Industrie weit verbreitet ist, um Wasserstoff zu produzieren, der dann in verschiedenen Prozessen verwendet werden kann, einschließlich der Herstellung von Düngemitteln, Chemikalien, Nährstoffmischungen für Pflanzen und sogar als Energiequelle.
Zersetzung von Wasser durch elektrischen Strom
In der chemischen Gleichung sieht diese Reaktion wie folgt aus:
2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
Diese Reaktion findet in einer Elektrolysevorrichtung statt, die aus zwei Elektroden besteht - einer Anode und einer Kathode. Wenn ein elektrischer Strom angelegt wird, wird das Wassermolekül an der Anode oxidiert - Sauerstoff wird freigesetzt, und das Wassermolekül wird an der Kathode wiederhergestellt - Wasserstoff wird freigesetzt.
Es ist wichtig zu beachten, dass 2 Mol elektrischen Strom benötigt werden, um 1 Mol Wasser (H2O) zu zersetzen. Das heißt, um 1 Mol klapperendes Wasserstoffgas (H2) zu erhalten, müssen 2 Mol Wasser zerlegt werden.
Das Volumen des durch die Zersetzung von 1 Mol Wasser durch elektrischen Strom erzeugten Klappergases beträgt unter normalen Bedingungen 22,4 Liter (Temperatur 0 ° C, Druck 1 atm).
Bildung von H2-Gas
Die Bildung von H2-Gas tritt auf, wenn Wasser durch elektrischen Strom zersetzt wird. Dabei zerfallen die Wassermoleküle in Atome von Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O).
Die Molanteile von Wasser und dem entstehenden Gas werden nach dem Joule-Lenz-Gesetz bestimmt: Für jedes Mottenwasser, das durch Strom gespalten wird, wird ein Mol von H2-Gasmolekülen gebildet.
Angesichts der volumetrischen Molmasse kann auch die Menge an H2-Gas in Litern bestimmt werden, die bei der Zersetzung von 1 Mol Wasser entsteht. Die Zersetzung von 1 Mol Wasser führt zur Bildung von 22,4 Litern H2-Gas.
| Substanz | Molmasse (g/Mol) | Volumen bei n.W. (l/Mol) |
|---|---|---|
| Wasser (H2O) | 18,015 | 18,015 |
| H2-Gas (Dichlorid) | 2,02 | 22,4 |
Anzahl der Liter Klappergas H2
Wenn 1 Mol Wasser durch einen elektrischen Schlag zersetzt wird, wird 2 Mol Wasserstoff (H2) gebildet. Um die Menge des Klappergases H2 zu berechnen, ist es notwendig, sein Molvolumen zu kennen. Unter normalen Bedingungen (Temperatur 0 ° C, Druck 101.325 kPa), das Molvolumen eines beliebigen Gases beträgt ungefähr 22,4 Liter.
Somit beträgt die Anzahl der Liter Klappergas H2, das durch die Zersetzung von 1 Mol Wasser durch einen elektrischen Schlag erhalten wird, ungefähr 44.8 Liter (2 Mol * 22.4 Liter / Mol).
| Die ursprüngliche Substanz | Ergebnis der Zersetzung | Anzahl der Motten | Molarvolumen bei n.u. | Anzahl der Liter Klappergas H2 |
|---|---|---|---|---|
| 1 mol Wasser | 2 mol Wasserstoff (H2) | 2 mol | 22.4 l/Mol | 44.8l |
Endergebnis
Wenn also 1 Mol Wasser durch einen elektrischen Schlag zersetzt wird, erhalten Sie 2 Mol Wasserstoff. Unter normalen Bedingungen nimmt 1 Mol Gas ein Volumen von 22,4 Litern ein. Wenn Sie also 1 Mol Wasser zersetzen, erhalten Sie 44,8 Liter Klappergas H2.
