通電后的鉛筆芯，居然在水里冒泡了

潘浩，資深科學老師，“大潘科學實驗站”自媒體平臺創始人，桐廬縣科學組大組成員，桐廬縣骨干教師。曾獲“2019浙江教育年度新聞人物”稱號，被評為2022年第三季度“杭州好人”、桐廬縣戰“疫”青年標兵、桐廬縣首屆“最美科技工作者”、桐廬縣優秀教師。

小美：植物真的好神奇！怎么就能制造出氧氣呢？

大潘：它們可是人類賴以生存的重要資源！

小美：如果沒有植物，是不是地球上就沒有氧氣了？

大潘：那也不是，我們可以利用電解水的方法制造氧氣。

小美：電解質水？那種店里賣的飲料嗎？

大潘：……

實驗材料

9V電池（積層電池），小蘇打，自來水，勺子，直筒瓶，鉛筆兩支，攪拌棒，紙杯。

實驗步驟

1.往直筒瓶中倒入自來水。

2.在自來水中加入少量小蘇打，攪拌均勻。

3.用鉛筆在紙杯的底部鉆兩個小孔，位置需相鄰。讓兩支兩頭削尖的鉛筆穿過小孔，調整兩支鉛筆的位置使長度一致。

4.將紙杯套入裝有自來水的直筒瓶，確保筆尖浸入水中。

5.將9V電池倒扣在兩支鉛筆尖上，使鉛筆尖分別與電池的正負極相連接。

（實驗中一定要注意安全哦?。?p>

實驗現象

接上電池后，浸泡在水中的兩支鉛筆的筆尖周圍不停地冒出許多小氣泡。我們會發現，與電池負極相接的鉛筆的筆尖周圍冒出的小氣泡明顯多過另一支。這是為什么呢？

原理解答

電解是使電流通過電解質溶液或者熔融態電解質，在陰極和陽極上引起氧化還原反應的過程。本實驗中，電解質溶液就是加了小蘇打的自來水，加小蘇打的目的是增強水的導電能力。

將電能轉化為化學能的裝置叫作電解池，比如實驗中裝了小蘇打溶液的直筒瓶。電流流進負極（陰極），溶液中帶正電荷的正離子遷移到陰極，并與電子結合，變成電中性的元素或分子；帶負電荷的負離子遷移到另一電極（陽極），給出電子，變成電中性的元素或分子。需要說明的是，和電源負極相連的是陰極，陰極上發生還原反應；和電源正極相連的是陽極，陽極上發生氧化反應。

鉛筆芯的主要成分是石墨，具有很好的導電性能。電路接通后，電離產生氫氣和氧氣，所以筆尖周圍會冒出小氣泡。其中，陰極產生氫氣，陽極產生氧氣。由于兩個水分子（H2O）在通電后產生兩個氫分子（H₂）和一個氧分子（O₂），所以陰極產生的氣泡比陽極更多。

整個電解水的過程用方程式可表述為：

2H₂O =（通電）2H₂↑+ O₂↑

拓展園地

我們都知道，水（H₂O）是由氫、氧兩種元素組成的無機物，在常溫常壓下為無色無味的透明液體。水是最常見的物質之一，也是包括人類在內所有生命生存的重要資源，是生物體最重要的組成部分。水中含有氫（H）、氧（O）兩種元素。這種組成中含有不同種元素的純凈物叫作化合物，如二氧化碳（CO₂）和氧化鐵（Fe₂O₃）。由同種元素組成的純凈物叫作單質，如氫氣（H₂）、氮氣（N₂）和氧氣（O₂）。