關於法拉第電解定律問題
 

如果我有一莫耳Na從NaCl(l)中電解出來

理論上需要一莫耳的電量就是96500庫侖

故需一安培電流26.8小時才能完成此動作

問題來了

小弟今使用1伏特1安培需26.8小時就是需要26.8W

那如果是使用100伏特1安培也是需要26.8小時，亦需2680W



小弟在計算中犯了什麼錯誤???

撇開前面不談
如果你是固定電流為1A,電壓為1V的話 (R=V/I)阻抗R=1歐姆
P=V*I=1*1=1W
要達到26.8W,是要26.8小時
現在改變電壓為100V,電流亦是1A 阻抗R=100歐姆
P=100*1=100W
26.8/100=0.268小時
功率差100倍,時間當然快100倍
功率與時間成反比

我想你是被那個1A給影響了

你們兩位是來搞笑的嗎？ :confused:

P = IV
1.P = 1*1 = 1W
2.P = 100*1 = 100W

I*t = 96500
I = 1A
t = 96500s = 26.8hs

W=J/s
1.1W*96500s = 96500J
2.100W*96500s = 9650000J

NaCl 是導體, 用恆壓源(定電壓)供電就無法決定兩電極間的電流大小, 用恆流源(定電流)供電就無法決定兩電極間的電壓大小.

1) 假設您的電解槽的設計在 1 V 供電時有 1 A. ( 1 ohm), 那麼把供電電壓提升到 100 V 時, 電流也會跟著上升到 100 A. 如果 PSU 無法提供足夠電流, 那麼您會發現電壓昇不上去.

2) 您顯然沒留心過高中化學氧化還原電位這個部分(習題做得有點少). 如果今天您把問題反過來想就會明白毛病出在哪裡. Na+ Cl- <---> Na + 0.5 Cl2 假設這是發生在鈉二次電池的反應; 充電時 NaCl 被分離成鈉金屬與氯氣, 放電時鈉金屬與氯氣化合形成 NaCl.

沒錯, 您是可以用 100 V, 1,000 V 甚至 10,000 V 去驅動 NaCl 的電解反應. 但是當您把鈉電池拿放電的時候還是只能得到 (2.71 + 1.36 =) 4.07 V 的輸出電壓.
(http://host6.wcjhs.tyc.edu.tw/~ta53...s/web4/a6-2.htm)

所以您的問題根源就是出在對高二電化學氧化還原反應的習題做得實在太少 (大概現在的高中參考書裡把這類刁鑽習題砍了吧?!)

所以現在回答您的問題
A) 電池為非線性元件, 不可硬套用線性元件(純電阻)的 I-V 觀念來計算.
B) 用 1 V 充電時發現 NaCl 電池幾乎不過電, 電流不會升到 1 A.
C) 當氧化還原電極夠接近時(也就是NaCl電阻所需的導通電壓可以忽略時) 大概要至少 4.10 V ~ 5.00 V 來充電.
D) 所以用 100 V 來充電時, 有 95 V 的多餘電壓以熱能的形式溢散.
E) 不管是用 4.10V 或是 100 V 充電, 該鈉氯電池充滿電時的開路電壓(無負載輸出)為 4.07 V.
F) 所以您的鈉氯電池的充電電壓至少要有 4.07 V, 而該鈉氯電池的放電電壓最多只有 4.07 V!

1v是不足以驅動此電解反應...
Na+還原電位為-2.71
cl-氧化電位為1.36
所以要4.07v以上才能電解
如右網頁:http://www.saskschools.ca/curr_cont...ox/redox3_2.htm

其次除了看電位也要看電流...
這反應千到兩顆電子轉移...所以要電解多少出來，就要供給多少電子。
低能電子無法反應，但是100v如此高的能量會啥情況我也不知道，一般
循環伏安沒有掃到如此高的電壓。你給他更高的電壓會增加廢熱。不過
增大的電位差也可以增加driving force，所以應該會增加擴散的速率。

所以不是直接拿power換算。這就像20w的power以10v接在5歐姆的兩端
跟100w的power以10v接在5歐姆的兩端，那它們的電流值各是多少?

科科...回之前才想說奇怪沒看到n大師來回覆...
這題它可以算專家了，化學電池問他就對了 :D

感謝大大的提示



之前小弟用約5V 5A去電解NaCl水溶液

若要電解出1莫耳的Na需96500庫侖亦是3V 3A故需9小時需81w

當我把電壓提高到100v電流為13A故需2小時，需2600W

我的問題主要是出在為什麼相同電解出一莫耳的Na瓦數卻不當同

其它能量是跑去那邊了??

為什麼一直用充電電池做範例呢? 因為百聞不如一見, 課本上講的東西可能太飄邈虛無難以參悟. 隨手可得的東西, 摸一摸看一看再想一想, 那就應該可以悟道了. 說穿了, 蓄電池, 乾電池, 電解池 .... 都是氧化還原反應, 舉一可以反三, 聞一應該知十, 否則國中, 小學的日子只能算是白混了. 所以鎳氫電池也罷, 氯化鈉電解池也好, 其實都是一樣的東西. 您也許剛接觸電解池, 所一些基本概念, 想破頭腦也還是丈二金剛摸不著腦袋, 但是好歹您用過鎳氫充電電池吧?

電化學反應只需要比原來的電池電壓再高一點的電壓來逆轉氧化還原反應, 就如同單一鎳氫電池只能輸出 1.2 ~ 1.4 V (高溫鈉氯電池的最高輸出電壓只有 4.07 V), 您有看過單一一顆鎳氫電池的輸出是 100 V 嗎? (P.S. 如果有的話, 那也是用 80 ~ 90 顆鎳氫電池串接起來的電池模組, 只有這樣才能達到高輸出電壓. )

同理可知, 因為鎳氫電池的最高輸出電壓只有 1.2 ~ 1.4 V, 那麼您用 10 V, 100 V 甚至 1,000 V 去充電, 您覺得鎳氫電池就能輸出 10 V, 100 V 或者 1,000 V 嗎? 您覺得您多充的 8.7 V, 98.7 V, 998.7 V 電壓應該變成了熱能還是儲存成化學能?

如果鎳氫蓄電池無法儲存 10V, 100 V, 1,000V 的電壓, 那麼氯化鈉電解池能不能對 10V, 100 V, 1,000V 的電壓做出相對的反應呢?

NaCl (aq) v.s. NaCl (liq) 這也差得太遠了吧. 電解NaCl水溶液只會產生 NaOH , H2, Cl2. 製備鈉金屬要用石墨坩堝, 石墨電極 (P.S. 石墨陽極是消耗品). 在添加 CaCl2 助融劑 (flux) 的狀況時 NaCl, CaCl2 在攝氏六百度 ~ 六百五十度融化. 純的 NaCl 要在攝氏八百度才會融化.

電解NaCl水溶液的化學當量計算應該是以排水集氣法測量陰極收集到的氫氣體積為準, 而非以消耗的電能為準; 至於如何製備 Na, 這還是多做實驗吧!