电化学发展史上的第一个发明是利用电流分解了水。电解水是初中一个经典演示实验，但实际操作过程中，有不少问题让人困惑。如：为何氢气和氧气的体积比不是2∶1？实验过程中有一种神秘的气泡既不是氢气也不是氧气，它是什么？如何改进实验？笔者进行了探究。

据精确的实验测定，电解水产生的氢气和氧气的体积比为2∶1，据此可以确定水的分子式为H20。然而在演示实验时，得到的氢气和氧气的体积比大于2∶1。经过思考和查阅有关资料，分析得出主要原因如下：

1.两根玻璃管水柱压强不等。负极放出氢气的体积大于正极放出氧气的体积，玻璃管水柱压强对负极影响大于正极，致使氢气体积偏小。

2.氢气和氧气在水中的溶解度不同。一个标准大气压室温下，每升水可溶解18.2毫升的氢气或31毫升的氧气。由于溶解度不同，电解水时氧气的体积略小。实验表明，气体在管内所承受的水压越大，氢气和氧气在水里的溶解度差别就越显著，体积比偏离理论值2∶1就越多；降低管内气体的压强，可以明显缩小氢气和氧气在水中溶解度的差别。

3.介质副反应影响电解结果。电解水时加入少量硫酸（介质），实际上电解的不是纯水而是稀硫酸，实验结果的偏差主要是由下列副反应所造成：

由于H2O2在酸性溶液中较稳定，致使阳极电解过程中放电迟缓，不易放出氧气，结果氧气体积偏小。

4.正极被新生态氧氧化，导致氧气体积偏小。

电解水实验在正极冒出的是氧气，负极冒出的是氢气。但实际上，水的电解过程中还会有古怪的第三种气体冒出！

这种现象许多人在做实验的过程中都忽视了。仔细观察电解水时，除了冒出氢气或氧气的气泡之外，在两极板间清澈的液体中还会冒出串串气泡，形成一条从下到上竖直的气泡线。

电解开始数秒钟后，就可以看见气泡线在透明的电解池两极板中间的水中形成。一开始气泡还只是排成弓形，后来就形成竖直而稳定的气泡线。当电流增强时，气泡线冒气泡的速度更快。最后气泡线逐渐加宽，直到气泡与极板上的气泡碰头，于是整个电解池充满了气泡。

两极的气泡（氢气和氧气）是水中的氢离子和氢氧根离子在极板上与电荷中和，形成原子，进而形成双原子的气体分子，顺着极板冒出来，它与液体中央的气泡线并没有任何联系。清澈液体中的气泡并不是极板上的气泡拐弯，然后“跑”到极板之间的液体中，再从那儿冒出来的。

原来，当电极在水中放电，电流很强时，在水中会出现火花，这种火花温度很低，却具有很高的能量使周围的水爆炸，火花给水充电，当水被加进了电能后，就变成一种特殊状态的气态水，这种携带了电能的布朗气体比较稳定，不会随温度的变化而改变状态。

也就是说，布朗气体是吸收了电能的水，水的分子键并没有因为携带了更多的能量而断裂，因此，布朗气体还是水，只不过是较高能量的水，虽然为气态，但却并不是水蒸汽。气态的水却不是水蒸汽，这真让人大开眼界！

1.改进目的

加快反应速度，在较短时间里能产生足够量的氢气和氧气，两极产生的氢气和氧气的体积比为2∶1。

2.装置图

装置图为霍夫曼电解器示意图，只是更换了电极，故图略。

3.操作步骤

①制作电极。用新铁钉穿过橡皮塞，再将长约20厘米的钢锯条捆在铁钉的一头。或用粗的电源保险丝敲打成长约15厘米、宽0.5厘米、厚约2毫米的长条。将尾部约3厘米保留原形，并穿过橡皮塞。

②配制电解液。配制10%左右的氢氧化钠溶液（电锯条作电极）或1：4左右的稀硫酸（保险丝作电极）。需要注意的是，用氢氧化钠溶液电解，应及时清洗电解液，以免氢氧化钠与玻璃反应，导致电解器活塞粘结而损坏。

③电解水：将电极插入电解器，倒入电解液，通电，观察现象，并检查两极气体。长时间电解后体积比若偏离2∶1，可将电源正、负极对调，通电1至2分钟，再观察。

经测定，用12至24V电压，20至30秒即可产生20ml氢气。且体积比刚好为2∶1。点燃氢气，可以长时间观察到氢气燃烧产生的淡蓝色火焰。