電解水制得氫氧混合氣,再點燃,能量守恆嗎?

時間 2022-01-11 11:37:31

1樓:涼白開

你這問題看似複雜,其實就是簡單的熱力學問題,你可以看看傅獻彩或者天大的物化教材解決這個問題,甚至都不要計算,簡單的定性分析就能解決。

電化學反應同時包含法拉第過程和非法拉第過程,法拉第過程是指電荷轉移並參與化學反應的過程,非法拉第過程則相反,電荷轉移但是沒有參與化學反應,參與到雙電層電容和放熱過程中。顯然參與非法拉第過程的電荷移動也是組成總電流的一部分,而這一部分沒用用於產生生成物,而是發生了能量耗散。具體到電解水的過程,可以分解為陽極產氧反應和陰極析氫反應,以析氫反應為例進行研究。

為了簡化計算,一般採用pH=1的硫酸溶液或者pH=14的氫氧化鉀溶液,以飽和甘汞電極或Ag/AgCl電極作為參比電極,鉑電極或者石墨電極作為對電極。在這樣的反應條件下,用電化學工作站測得的表觀電極電勢減去參比電極的參考電勢就能得到電極的過電勢。這個過電勢顯然消耗量能量,但是並沒有產生產物,即非法拉第過程。

一般認為鉑炭電極是商用最佳的析氫電極,在電流為10毫安每平方厘公尺時,過電勢約為16mV。而產氧的陽極反應也相應地存在氧過電勢。因此,經過電解水產生的氫氣和氧氣的化學能是要少於消耗的電能的。

而燃燒過程不僅包含放熱過程,也包含發光過程,這一部分也會消耗能量。所以電解水得到的氫氣和氧氣燃燒產生的熱量顯然小於電解水製備氫氣和氧氣所需的電能。

電化學反應是乙個複雜的過程,研究也非常深入,計算過程包含大量的積分、微分和卷積過程,很難通過手動計算得到相應的結果,也不方便在知乎這樣的平台上展示。如果你對於這些過程感興趣,可以在學習完物理化學的基礎上學習化學工業出版社的電化學方法原理和應用。但是結合你的提問方式,你的化學知識基本還停留在高中水平,如果沒有什麼特別需要或者強烈的興趣自己啃這些大部頭的書還是挺費勁的,建議放棄。

2樓:橘子軟糖

「理想狀態下」好像不是乙個良好定義的概念,哪些因素要考慮呢?哪些因素被理想掉了呢?題目沒有給出明確說明。

第二,化學能是電解水獲得的。

第三,溫度看起來高不代表釋放的熱量多 ,正如同速度看起來快不能推出跑得遠。

3樓:nobody

你沒有意識到乙個問題:火焰溫度很高≠能量巨大。火焰溫度高低取決於單位時間釋放的能量=功率。

能量的大小是很難被人用「感覺」來比較的,這也是為什麼熱力學一直到19世紀前後,在工業革命之後才被提出。

4樓:ma-c

我說下我的理解,化學學的一般就是乙個想法。

不管水到氫氧水還是氫氧到水,所釋放或吸收的能量本質都是化學鍵(這裡主要是分子鍵)的斷裂形成。所以說,在這個兩個過程中化學鍵變化數目是一樣的,所以能量應該一樣的。就這樣

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