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水は電気分解で水素と酸素になります。逆に水素と酸素から水を作るにはどうしたらよいのでしょうか。ちなみに水の電気分解の途中で電極を反対にして水素と酸素を混ぜてももちろん水は出来ません。どのような条件で水素と酸素を混ぜると水になるのでしょうか。ぜひ教えてください。 sajyra54

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A 回答 (6件)

No.1さんのおっしゃっている通り、燃やすのがいちばん簡単な方法です。

化学式では、

2H2+O2=2H20

となります。厳密には、

2H2+O2=2H20+結合エネルギー

ということになっています。結合エネルギーは、熱・音・電気など色々な形をとりますが、反応するH2とO2の量が同じならば、必ず同じ量のエネルギーを出します。

逆に、水を分解しようと思ったら、おっしゃる通り、いくら放っておいても勝手に分解はされません。

2H2O+結合エネルギー=2H2+O2

ですので、この場合は、結合エネルギーが「電気」という形を通して与えられているのです。

では、水素と酸素を気体のままほおって置けば、勝手に結合して水になるのでは?とも考えられますが、そうはなりません。「活性化エネルギー」というきっかけが必要になっています。ただし、活性化エネルギーは「きっかけ」ですから、電気分解と違って、いったん与えてやればずっと反応が続きます。具体的には、水素と酸素の混合気体を大きな風船に詰めて、中で火花を起こしたり、ちょっとでも火を燃やしたりすれば、大爆発の形で「結合エネルギー」が放出された後、残りは水になります。

この水素と酸素の結合エネルギーは相当大きいので、うまく電力の形で取り出して利用できないか、というのが、水素自動車や燃料電池といった分野です。
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この回答へのお礼

betagammaさん、皆様、いろいろ教えていただいてありがとうございました。とくにbetagammaさんの詳しい説明には深く納得しました。実は水の電気分解のとき陽極と陰極を取り替えて水素と酸素を混ぜたものに火をつけたのですが水素だけのときとあまり変わりなく、水が出来たのがわかりませんでした。このあたりはっきり水の生成が分かるように出来ればいいのでしょうね。ありがとうございました。  sakura54

お礼日時:2004/10/24 15:40

ちょっと外れますが、水素と酸素を使う燃料電池もあります。


この場合、酸素と水素が反応して水ができます。
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水素を空気中で火をつければ水が精製します。


しかし、それとともに爆発が起きますので注意しましょう。もしこの実験をする場合本当に少量の水素を使用してください。大量の水素を使うとかなり危険です。
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燃やすだけです。



参考URL:http://www3.toyama-u.ac.jp/~kihara/chem/fire/H2O …
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爆発させませんでしたっけ? と思って調べたらあたってました



http://www.auehs.aichi-edu.ac.jp/~binco/nenryoba …
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水素と酸素を合わせて燃やすと水になります。

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Q塩素が反応性の高い理由はなんですか?

塩素が反応性の高い理由はなんですか?

Aベストアンサー

電気陰性度が高い。別の言葉では電子親和力が大きい。そのために他の原子から電子を奪い取りアルゴン型の塩化物イオンになって安定化するとき大きなエネルギー利得があるせいです。
これは塩素が分子であっても同じで、塩素原子同士が結合しているよりも二つの塩化物イオンになる方がエネルギー的に有利です。
この利得は非常に大きいので、塩素分子がホモリシスして塩素ラジカルになり、他の分子からもっぱら水素原子を引き抜き塩化水素になるのも同じ利得で説明出来ます。塩化水素分子内では水素から電子が塩素側に大きく引き寄せられ、極端な双極子になっています。

Q水素+酸素=水

水素2つと酸素1つを化合するとなぜ水になるのでしょうか?
その時エネルギーはどうなっているのでしょうか?
ぜひ教えていただきたいと思っています。
また解説がわかりやすいと思うページなどがありましたら
教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

これは要するに水素を燃やしているわけです。
エネルギーの収支を考えると、燃やしたことで熱エネルギーが放出されます。
まわりに熱エネルギーを放出したので、水は水素+酸素に比べてエネルギーの低い状態にある、すなわち安定な状態だと言えます。

ただし、水素と酸素をただ混ぜても燃えません。
そこいらへんの可燃物を燃やす場合も、最初にライターか何かで火をつけますよね?
同じことです。
燃焼反応を開始するために、最初にエネルギーを与える必要があります。
専門的な表現をすれば、活性化エネルギーの山を越えるためにエネルギーを与えてやる必要があるということです。

Q酸素と水素で水を作るときの比率の単位(?)は?

恐ろしく基本を知らずに質問させて頂きます。
(子供 中学1年に唐突に聞かれて困っています。)

「同じ大きさのビニール袋で水素2袋と酸素1袋あればよいの?」

水は水素2:酸素1で構成されていることは、覚えているのですが、
さて、この比率は、体積? 質量? それともほかのもの?

回答とできれば参考になるようなHPを教えてください。

Aベストアンサー

 既に回答がありますが,若干不正確ですので補足いたします。

 「アヴォガドロの法則」って記憶に無いですか? たぶん中学で習うかと思いますが,『等温,等圧のもとでは,同体積のすべての気体は同数の分子を含む』という法則です。

 つまり,温度と圧力が同じであれば,同じ数の気体分子は同じ体積を占めるわけです。この事から,通常は,分子数(モル数)の比は体積の比に等しいと考えて構いません。

 水の分子式は H2O で,水素原子2個と酸素原子1個からできています。
   ⇒ 水素原子と酸素原子の「数の比」は2:1。

 水素分子と酸素分子から水ができる反応は 2H2 + O2 → 2H2O です。つまり,水素分子2分子と酸素分子1分子から水2分子ができます。
   ⇒ 水素分子と酸素分子の「数の比」は2:1。

 つまり,御質問の比は「数の比」です。通常,化学分野では「数」をアヴォガドロ数個の集まりを単位として数えます。これが「モル数」です。したがって,「数の比 = モル数の比」になります。また,最初に書いた事から,「数の比 = 同温同圧下での体積の比」です。

 結果として,「数の比 = モル数の比 = 同温同圧下での体積の比」となり,お子さんの『同じ大きさのビニール袋で水素2袋と酸素1袋あればよいの?』は正しいと言えます。

 既に回答がありますが,若干不正確ですので補足いたします。

 「アヴォガドロの法則」って記憶に無いですか? たぶん中学で習うかと思いますが,『等温,等圧のもとでは,同体積のすべての気体は同数の分子を含む』という法則です。

 つまり,温度と圧力が同じであれば,同じ数の気体分子は同じ体積を占めるわけです。この事から,通常は,分子数(モル数)の比は体積の比に等しいと考えて構いません。

 水の分子式は H2O で,水素原子2個と酸素原子1個からできています。
   ⇒ 水素原子と酸...続きを読む

Q燃料電池の水素を水から作るとコストがかかりますか?

燃料電池は、天然ガス、メタノール、石油・石炭ガスなどから水素を取り出すと聞いています。
このさいにCO2が発生するので、すのぶん環境によくないとか。

ところが、水からも水素を取り出すことができると書いてありました。
水から水素をとるとCO2は出ないと思うのですが、どうなんでしょうか?
コストの問題で難しいのでしょうか?
それとも電気を利用するので、結局はCO2を排出するのでしょうか?

よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

燃料電池は、天然ガス、メタノール、石油・石炭ガスなどから水素を取り出すと聞いています。

>そのとおりです。ただそれ以外にも方法はあります。

このさいにCO2が発生するので、すのぶん環境によくないとか。
>CO2はCHの化合物からHを取り出すとCが残ります。Hを取り出す方法によってはCO2が発生します。>環境に良くないかどうかは一概に言えません。
ガソリンや天然ガスを採掘し、輸送し、エンジン(燃焼による熱エネルギー)で自動車を動かす場合のトータルでのエネルギーの変換効率に比べ、ガソリンを水素に変換し、輸送し、燃料電池で電力に変換し、モーターで動力に変換する場合の変換効率のほうがよければCO2の発生量は削減出来ます。

ところが、水からも水素を取り出すことができると書いてありました。
水から水素をとるとCO2は出ないと思うのですが、どうなんでしょうか?

<水を直接電気を使って電気分解すればCO2は出ませんが、その電気を火力発電で作ればCO2は出ます。
太陽電池などの自然エネルギーを使っても、太陽電池を作る際の製造時にCO2が出ます。原子力を使って同様です。

アルコールから作る場合、アルコールの原料は農作物で、それは太陽エネルギーを使って作られたものです。さとうきびなどからアルコールを製造する時と、アルコールの輸送時、アルコールを改質器(燃料電池に付随する水素製造装置)で水素に変換する際に電力が必要ですが、アルコールを直接燃焼させて電力を作る場合に比べて大幅に削減されます。

燃料電池のもう一つの目的はCO2のような地球環境問題ではなく、道路の排気ガスなどの地域環境問題の解決にあります。
各車両が燃焼すればCO2だけでなく公害物質を出しますが限られたスペースの中では十分な公害対策が出来ません。
燃料電池にすれば水と僅かなCO2しか出ないので環境の改善につながります。(当然アルコールなどの製造工場などで重点的に公害対策を行う必要がありますが)



こういった研究は横浜国立大学大学院工学研究院 機能の創生部門の 太田健一郎教授が専門とされています。 
http://www.bsk.ynu.ac.jp/~elc-lab/staff/ota.html

参考URL:http://www.japanprize.jp/seminar/7ohta.htm

燃料電池は、天然ガス、メタノール、石油・石炭ガスなどから水素を取り出すと聞いています。

>そのとおりです。ただそれ以外にも方法はあります。

このさいにCO2が発生するので、すのぶん環境によくないとか。
>CO2はCHの化合物からHを取り出すとCが残ります。Hを取り出す方法によってはCO2が発生します。>環境に良くないかどうかは一概に言えません。
ガソリンや天然ガスを採掘し、輸送し、エンジン(燃焼による熱エネルギー)で自動車を動かす場合のトータルでのエネルギーの変換効率に...続きを読む

Q気体酸素と水素の反応について

酸素と水素による水の生成について質問があります。

気体の酸素と水素を1:2で爆発反応させて水を作る実験が
扱われると思います。この際、残るのは液体の水だと思います。
気体から液体ができるので、急激に体積が減るのではないかと
考えたのですが、爆発の際に一瞬大きく体積が増えるようです。
(まぁ、「爆発」なので・・・^^;)

なぜ一瞬体積が増えてから、液体ができるのでしょうか?
反応の際に放出されるエネルギー(熱)があるかと思いますが、
これのせいでしょうか?熱(炎)は体積を持たないかと思っている
のですが・・・。
何かが熱で急激に膨張したのかとも考えましたが、
反応しきるだけの酸素と水素しか封入しないので、
周囲には膨張する空気などは無いかと思います。。

詳しい方おられましたら、よろしくお願いします。
(化学II程度までなら頑張って理解しますm)

Aベストアンサー

1) 通常、熱力学はequlibrium(平衡状態)での条件で、扱われています。一定圧力、とか、一定体積とか、一定温度 にして、色々な反応させて、その変化の熱量を学ぶのです。 そうでないと色々な実験ができないし、計測できないのです。 2) 例えば H2+0.5O2=H2O(gas) で水の生成熱は25Cで
-241.8 KJ/molで多くの発熱があります。無論この反応は、瞬時(ミクロ秒より短い)でしょう。この瞬時を正確に、学ぶのは非常にむつかしく、いまでさえ、その正しい論議はみあたらないかも。 3)通常の熱力学の式 H=U+PV の始め状態と終わりの状態を差し引いたのが、この生成熱になるわけです。 4)反応が平衡状態(例えば25C)に戻れば、はじめの1.5mol(H2+0.5O2)が1.0mol水蒸気H2Oを生成します。ですから一定体積では、圧力がさがりますし、一定圧力での実験では、体積が下がることになり、pV=nRT で、計測できます。 5)今まで多くの科学者が、色々な実験をし、発表していますが、ナノ秒とか、ミクロ秒の世界はまだまだ未知の事が多いです。想像でなく、実際の結果をだすのが難しいのです。 6) いまのあなたは、反応の始めと終わりを考えて、平衡状態にして、かんがえれば良いでしょう。 GOOD LUCK 

1) 通常、熱力学はequlibrium(平衡状態)での条件で、扱われています。一定圧力、とか、一定体積とか、一定温度 にして、色々な反応させて、その変化の熱量を学ぶのです。 そうでないと色々な実験ができないし、計測できないのです。 2) 例えば H2+0.5O2=H2O(gas) で水の生成熱は25Cで
-241.8 KJ/molで多くの発熱があります。無論この反応は、瞬時(ミクロ秒より短い)でしょう。この瞬時を正確に、学ぶのは非常にむつかしく、いまでさえ、その正しい論議はみあたらないかも。 3)通常の熱力学の式 H...続きを読む

Q水を熱すると水素になるの?

水を熱すると沸騰して水蒸気という気体になると
昔教わりましたが、福島の原発では水素爆発を
起こしましたので、水素ガスが生じたようです。

なぜ水蒸気でなく、水素(酸素?)になったのですか?
よろしくお教えください。

Aベストアンサー

水を単に熱するだけで水素・酸素になることはありません。
水ー>水素+酸素
の反応は不利な反応で、逆の
水素+酸素ー>水
の方がエネルギー的には起こりえるものです。

さて、既にご回答がありますとおり爆発したのは水素ガスで、その際に起こった反応は上記の酸素と水素の結合、すなわち水素の燃焼です。
水素と酸素を単に混ぜただけでは何も起きませんが、火元(火・電気火花・加熱・・・etc)があれば爆発的に水素が燃えてしまいます。どれくらい強烈かは、たとえば飛行船ヒンデンブルグ号の事故など枚挙にいとまありません。

なぜ水素が発生したのか?
核燃料を詰めている燃料棒は、ジルカロイという、ジルコニウムを主に含む合金でできています。
なんでこんなものをケースに使うかというと、この合金は核分裂反応を進行させるために必須な、中性子を通しやすいためです。適当なケースを使ってしまうと、中性子が遮断され、核反応は止まります。
良いこと尽くめのようですが、この合金の泣き所は、高温になると水と反応して水素を出すところです。
ジルコニウム+水ー>酸化ジルコニウム+水素
冷却が止まって高温になった原子炉プールの中で、水とケースのジルカロイが反応して水素ガスが溜まり、高温か何かで火が付いて爆発してしまったようです。

なお、この反応でジルコニウムは酸化され消費されます。
触媒ではありません。

水を単に熱するだけで水素・酸素になることはありません。
水ー>水素+酸素
の反応は不利な反応で、逆の
水素+酸素ー>水
の方がエネルギー的には起こりえるものです。

さて、既にご回答がありますとおり爆発したのは水素ガスで、その際に起こった反応は上記の酸素と水素の結合、すなわち水素の燃焼です。
水素と酸素を単に混ぜただけでは何も起きませんが、火元(火・電気火花・加熱・・・etc)があれば爆発的に水素が燃えてしまいます。どれくらい強烈かは、たとえば飛行船ヒンデンブルグ号の事故など枚挙に...続きを読む

Q酸素と水素から水を合成できますか?

水、H2Oを酸素と水素から合成できますか?
人工水の話はあまりききませんが、コストがかなり
かかるのでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

もちろんできますよ
コストがかかるとかの問題ではなく、合成しなくても水資源をそのまま使えば良いからです
むしろ、純粋な水素と酸素を作るほうが手間隙かかります

水素を精製するのに、水を電気分解して作る
そして得た水素で水を作る
本末転倒な話です



*水素は他にも精製の仕方はありますがいずれにせよ水を作るための水素として用いるために精製するのであればかなり遠回りなやりかたになります
・ナフサや天然ガスなどの化石燃料の改質
・ルコールやメタンなどの有機物の改質
・シクロヘキサンやナフタレンなどの化学物質の改変
・酵母が作ったアルコールの改質
・古細菌が作ったメタンの改質
・藻類が作ったスターチの変換
・細菌に水素を直接作らせる方法

Q水はなぜ燃えない?

何故火が水で消えるのか、という質問が過去にありましたが、そもそも何故水は燃えないんでしょうか?
水はH2O。水素と酸素。水素は可燃性、酸素は助燃性ですよね?すごく燃えやすそうですよね・・・?

Aベストアンサー

物が燃えるという事は、燃料となる物質が酸化することですが、肝心なのは酸化するときに得られるエネルギーが次に物質を酸化させるのに必要なエネルギーよりも大きいことです。水も非常に高温に加熱すれば水素と酸素に分解し、再度燃えることは可能ですが、このときに水を分解するのに必要なエネルギーのほうが水素が酸化して水になるエネルギーよりはるかに大きいので、燃え続けることはありません。

先の方がお答えのように、水というもの自体が水素の燃えたものですから、もう一度燃やすには水素と酸素に分解しなくてはなりません。この分解には燃やす(熱を加えるより)電気分解などの方がはるかに小さなエネルギーでできるでしょう。

Q記憶にない当て逃げをしてしまいました。

記憶にない当て逃げをしてしまいました。

マンションの駐車場で他の住人の方の車にこすってしまったようです。
しかし私はそのことに気づかなかったため、
何も対応せずに過ごしていました。
後々に被害者の方が私の車が怪しいことを警察に届け出て、
確かに私の車と被害者の方の車に一致する傷があることがわかり、
私が犯人だとわかりました。

被害者の方には大変もうしわけなく感じており、
今後真摯に対応したいと思っています。

身に覚えがなかったために対応できなかった場合でも、
警察の方が言うには、当て逃げという扱いになるそうです。
調べたところ、当て逃げは免許停止の処分を受けなければなりませんが、
生活に大きな支障が出るため、何とか免許停止を回避したいのですが、
なんとかなりませんでしょうか?
本当に身に覚えがないんです。

ご意見よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 身に覚えがなければ、「覚えていません」と主張すべきです。ただ、車の破損状況が大きい場合には、当然「気づかなかった」は疑われると思います。その場合には、「何故、気が付かなかったのか」の説明を求められると思います。
 また私有地であっても、一般の通行に用する、例えば交差点角の駐車場でショートカットする車があるなどの場合は、道路性があるとして道路交通法が適用される場合があるようです。
 あと器物損壊は、「親告罪」で被害者の「告訴」が必要なので、保険屋さんに早く動いてもらって「示談書」を交わせばいいと思います。ただ、器物損壊罪が成立すればの話しになりますが。(犯罪の成立には、故意または過失の存在が必要で、事故時に「気が付かなかった」場合には「故意も過失」も存在しないので、犯罪とならず、民事上の損害賠償のみとなるはずです。)
 結論として車の破損が小さく、「気が付かなかった」の主張が「もっともだ」と思われる場合には、お咎めはないと思います。

Q金(Au)を人工的に作れない理由を教えてください。

素人なので変な質問をしているかも知れませんがご容赦ください。

すべての物質は基本的に中性子、陽子、電子でできていてその組み合わせが各物質の種類だと、化学の教科書にあったのですが、金に限らないかもしれませんが、なにか反応を起こさせるなどして人工的に物質を作り出したりできるのでしょうか。できない場合その根拠などお教えいただけたらありがたいです。

 素人の勝手な憶測ですが、宇宙はビッグバン当時は水素とかヘリウムとかしかなく、恒星等の内部で高熱や重力により核融合などで重い物質ができてくるというのを聞いたことがあるのですが、人工的に核融合とかを起こさせて金を作れないのでしょうか?

稚拙な質問ですみません。誰か参考意見をいただければ幸いです。

Aベストアンサー

他の方も書かれていますが、「作れない理由」ではなくて、「作らない理由」になります。

作ることは可能のようですが、やはりコスト面だそうです。
太陽は現在、水素をヘリウムに変える核融合の反応で輝いています。現時点での太陽のエネルギーでさえここまでです。
超新星爆発を起こす際は、どんどん核融合を行った物質が、最後に重い「鉄」になったときに、星の中心めがけて落下するときの衝撃波が星の外側を吹き飛ばすそうです。そのときに、核融合よりもさらに大きなエネルギーを発生するので、「鉄」以降の元素はそこで作られると言われています。超新星爆発の残骸のガスの中に、コバルトなどの鉄よりも重い元素が確認されているようです。

ところが「金」のようなもっと重い元素は、超新星爆発程度のエネルギーでは作られないと聞きました。まだエネルギーが足りないとのこと。
では「金」などのさらに重い元素はどうやってできるかと言うと、「ハイパーノバ」と言われる、スーパーノバ(超新星爆発)を起こす星よりもさらに大きな質量を持った星の最期に起こる、とんでもないスケールの爆発で作られるのではないかと考えられているそうです。

地球上でそのような高エネルギーの場をつくるのは極めて困難だと思います。極限られた空間で、一瞬しかそのような場は作れないと思います。従って、設備にかかる費用も莫大なものになると思いますが、想像すらできません。

我々が普段目にする「金」にもし口があれば、「お前はどこの星の生まれだ?」と聞いてみたいものです。それらの金が金になるのにどれだけの高温と圧力を受けたのか、そしてどこにあった星から来たのか・・・。
なんだか夢のある想像ができると思いませんか。

他の方も書かれていますが、「作れない理由」ではなくて、「作らない理由」になります。

作ることは可能のようですが、やはりコスト面だそうです。
太陽は現在、水素をヘリウムに変える核融合の反応で輝いています。現時点での太陽のエネルギーでさえここまでです。
超新星爆発を起こす際は、どんどん核融合を行った物質が、最後に重い「鉄」になったときに、星の中心めがけて落下するときの衝撃波が星の外側を吹き飛ばすそうです。そのときに、核融合よりもさらに大きなエネルギーを発生するので、「鉄」以...続きを読む


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