生活与科学：水分解的秘密(组图)
发布 : 2025-2-17 来源 : 明报新闻网
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实验材料
固定铅笔：把两支铅笔插入有水的杯中，确保其中一端笔芯浸在水里，但不要让两支笔芯互相接触。可用胶带或夹子将铅笔固定在杯的边缘。
连接电池：将乾电池的正极连接到一支铅笔末端，负极连接到另一支铅笔末端，形成闭合电路。
当电路连接完成后，在水中的两端笔芯开始冒出气泡：正极（氧化反应）一端会产生氧气（O?）；负极（还原反应）一端会会产生氢气（H?）。
叶轩立教授
香港青年科学院院士、香港城市大学香港清洁能源研究院副院长叶轩立教授（图）告诉我们，水（H?O）在电流的作用下会分解成氢气（H?）和氧气（O?）。铅笔电解水实验就是典型的电解反应，展示水的化学分解过程，以及如何利用电能将水分解变成氢气和氧气。
■实验材料
˙两支削尖的铅笔（木头铅笔，需露出笔芯两端）
˙1粒乾电池（如AA或9V电池）
˙1杯水（最好加入小量食盐或苏打粉作为电解质）
˙1个透明玻璃杯或塑胶杯
■实验步骤
1.准备电极：将两支铅笔的两端削尖至石墨笔芯完全露出。笔芯将作为实验中的「电极」。
2. 固定铅笔：把两支铅笔插入有水的杯中，确保其中一端笔芯浸在水里，但不要让两支笔芯互相接触。可用胶带或夹子将铅笔固定在杯的边缘。
3.连接电池：将乾电池的正极连接到一支铅笔末端，负极连接到另一支铅笔末端，形成闭合电路。
4.当电路连接完成后，在水中的两端笔芯开始冒出气泡：正极（氧化反应）一端会产生氧气（O?）；负极（还原反应）一端会会产生氢气（H?）。
■解说铅笔电解水实验
叶教授解释，当笔芯连接到电池的负极时，由于产生还原反应，水中的氢离子（H?）获得电子，形成氢气（2H?+2e?→H?）；将笔芯连接电池正极时，会产生氧化反应，水分子失去电子，生成氧气和氢离子（2H?O→O?+4H?+4e?）。随?电解反应产生氢气及氧气，水中的笔芯冒出气泡。
叶教授说，氢气可以作为高效的清洁能源，相较于传统需要燃烧化石燃料，例如煤、天然气等的发电方式，氢气燃烧后只会产生水蒸气，不会释出二氧化碳或其他空气污染物。近年，利用太阳能等可再生能源??u动电解水产生「绿色」氢气，已成为清洁能源领域的新兴趋势。例如，香港已投入使用氢燃料电池巴士，以氢气作为主要动力来源。未来，氢能源有望进一步应用于其他类型车辆的燃料电池技术中。氢能正逐渐成为未来能源的关键选项。
叶教授认为，这个铅笔电解水实验是安全且直观的科学活动，能够启发学生对清洁能源和环保技术的兴趣，并更深入地了解科学能改变世界，甚至激发创新灵感。
文、图：香港青年科学院
实验图：常识学堂
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[常识学堂 第327期]