化学 · 高校2年
水の電気分解実験装置ジェネレーター
無料オンライン「水の電気分解実験装置」ジェネレーター：約90秒でラベル付きの図が完成。AIがまず必須ラベルを設計してから教科書スタイルで描画し、生成後もすべてのラベルを編集可能——論文・課題・スライドにそのまま使えます。
この図に含まれるラベル
- 直流電源
- 電源の正極 (+)
- 電源の負極 (−)
- 陽極 (+): 2H2O → O2 + 4H+ + 4e−
- 陰極 (−): 4H+ + 4e− → 2H2
- 白金電極
- 希硫酸水溶液
- 酸素捕集管
- 水素捕集管
- 酸素 O2
- 水素 H2
- 酸素の体積 V(O2)
- 水素の体積 V(H2)
- 体積比 V(H2):V(O2)=2:1
✓ 正確なラベル ✓ 生成後に文字修正 ✓ 論文・ポスター・スライド用PNG
ラベル付き · 編集可能
OUTPUT · 16:9 · PNG
OUTPUT · 16:9 · PNGこの図が示すもの
この図は、少量の電解質を加えた水に直流電流を流し、陰極で水素、陽極で酸素を発生させる電気分解を示す。生成する水素と酸素の物質量比および体積比は、反応式の係数から2：1となる。
直流電源の負極につないだ陰極では還元反応が起こり、水素が発生する。正極につないだ陽極では酸化反応が起こり、酸素が発生する。各電極上に倒立させた集気管で気体を集め、液面差から体積を比較する。
正しい図に必要な要素
- 直流電源と正極・負極：正極から陽極、負極から陰極へ導線を正しく接続して描く。
- 陽極と陰極：電気分解では正極側が陽極、負極側が陰極であることを明記する。
- 不活性電極：白金または黒鉛など、反応生成物に影響しにくい電極材料を表示する。
- 電解質水溶液：純水では電流が流れにくいため、うすい硫酸などを加えた水溶液として示す。
- 2本の集気管：各電極を覆うように液体で満たして倒立させ、発生気体を別々に集める。
- 気体の種類と体積：陰極側を水素、陽極側を酸素とし、水素の体積が酸素の約2倍になるように描く。
- 電極反応式：うすい硫酸を用いる場合、陰極は「2H⁺＋2e⁻→H₂」、陽極は「2H₂O→O₂＋4H⁺＋4e⁻」と示す。
- 全体の反応式：両極の式を電子数が等しくなるように加え、「2H₂O→2H₂＋O₂」とまとめる。
よくある間違い
- 正極側を陰極、負極側を陽極とする誤り。電気分解では正極が陽極、負極が陰極である。
- 水素と酸素の発生場所を逆にする誤り。水素は陰極、酸素は陽極で発生する。
- 集気管内の気体量を1：2で描く誤り。水素：酸素の体積比は同温・同圧で約2：1である。
- 純水だけで十分に電流が流れるように描く誤り。実験では導電性を高めるため、少量の電解質を加える。
- 電極反応式の電子の位置を逆にする誤り。還元が起こる陰極では電子を左辺、酸化が起こる陽極では右辺に書く。
授業での使い方
導入では装置図だけを示し、各電極で生じる気体と体積比を予想させる。実験後は、気体の確認方法、電極反応式、全体の反応式を対応させるとよい。正負極と陽極・陰極の関係、酸化還元、電子数の保存、体積比2：1を主要な確認事項とする。
この図についてのFAQ
なぜ水に電解質を加えるのですか。
純水には移動できるイオンが少なく、電気をほとんど通さないためである。うすい硫酸などを少量加えるとイオンが増え、電流が流れやすくなる。
水素と酸素の体積比が2：1になるのはなぜですか。
全体の反応式が「2H₂O→2H₂＋O₂」だからである。同温・同圧では気体の体積比は物質量比に等しく、水素：酸素は2：1となる。
実測した体積比が正確に2：1にならないことがあるのはなぜですか。
装置内に残った空気、気体の漏れ、水への溶解、電極付近の副反応などが原因となる。特に酸素は水にわずかに溶けるため、測定値が理論比からずれることがある。
