一種電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電解實驗設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]“電解飽和食鹽水”實驗是魯科版高二化學(xué)選修4第一章第二節(jié)第二課時《電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一一電解》的探究實驗教學(xué)內(nèi)容。教材中使用的裝置如圖1所示。該裝置雖然經(jīng)典，但仍諸多缺點:1、此裝置在U型管兩側(cè)均設(shè)有支管，所制取的(:12和H2中不可避免的混有空氣，得到的氣體均不純，且陰極產(chǎn)生H2量少，進(jìn)行點燃或爆鳴實驗不易成功，學(xué)生往往對這種檢驗H2的方法存在畏懼感；2、在實驗過程中及實驗結(jié)束時氯氣外逸，對教師、學(xué)生健康有害，也會造成環(huán)境污染；3、此裝置只能定性的檢驗到兩極產(chǎn)生的氣體，不能定量的測出(:12和!12的體積；4、此裝置也不能模擬工業(yè)上有陽離子交換膜的方式進(jìn)行電解，在教學(xué)中老師只是口頭描述隔膜的作用，學(xué)生并沒有親眼看到，感覺很陌生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供上述應(yīng)用該裝置對電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的進(jìn)行定量檢測的方法。
[0005]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0006]—種電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置，包括
[0007]一缸體，用以盛放食鹽水；
[0008]—陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)，包括一具有刻度的透明的第一筒體和一第一活塞，第一筒體的底面設(shè)有一可用橡膠塞封閉的第一通孔和一可連通針管的第二通孔，第一通孔的孔徑大于第二通孔的孔徑，第一筒體的頂面設(shè)有供第一活塞伸入的開口，第一活塞包括從上至下依次相連的第一手柄、第一連接桿、第一安裝座和第一密封墊，第一密封墊的周緣與第一筒體的內(nèi)壁緊密貼合，第一安裝座上設(shè)有連接外部電源的正極的陽極導(dǎo)線，第一密封墊朝向第一筒體的底面上設(shè)有與該陽極導(dǎo)線傳導(dǎo)連接的第一電極；
[0009]和一陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)，包括一具有刻度的透明的第二筒體和一第二活塞，第二筒體的底面設(shè)有一可用橡膠塞封閉第三通孔和一可連通針管的第四通孔，第三通孔的孔徑大于第四通孔的孔徑，第二筒體的頂面設(shè)有供第二活塞伸入的開口，第二活塞包括從上至下依次相連的第二手柄、第二連接桿、第二安裝座和第二密封墊，第二密封墊的周緣與第二筒體的內(nèi)壁緊密貼合，第二安裝座上設(shè)有連接外部電源的負(fù)極的陰極導(dǎo)線，第二密封墊朝向第二筒體的底面上設(shè)有與該陰極導(dǎo)線傳導(dǎo)連接的第二電極；
[0010]該陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)和陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)置于該缸體中，使得其中的第一電極和第二電極被食鹽水浸沒。
[0011]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述缸體內(nèi)設(shè)有一陽離子交換膜，將缸體內(nèi)的空間區(qū)隔為第一區(qū)域和第二區(qū)域，陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)置于第一區(qū)域中，陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)置于第二區(qū)域中。
[0012]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述食鹽水中含有適量酚酞。
[0013]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述第一電極為一 6B鉛筆芯。
[0014]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述第二電極為一 6B鉛筆芯。
[0015]—種電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測方法，該方法所使用的裝置包括:
[0016]一缸體，用以盛放食鹽水；
[0017]—陽極電解氣體米集機(jī)構(gòu)，包括一第一筒體和一第一活塞，第一筒體的底面設(shè)有一可用橡膠塞封閉的第一通孔和一可連通針管的第二通孔，第一通孔的孔徑大于第二通孔的孔徑，第一筒體的頂面設(shè)有供第一活塞伸入的開口，第一活塞包括從上至下依次相連的第一手柄、第一連接桿、第一安裝座和第一密封墊，第一密封墊的周緣與第一筒體的內(nèi)壁緊密貼合，第一安裝座上設(shè)有連接外部電源的正極的陽極導(dǎo)線，第一密封墊朝向第一筒體的底面上設(shè)有與該陽極導(dǎo)線傳導(dǎo)連接的第一電極；
[0018]和一陰極電解氣體米集機(jī)構(gòu)，包括一透明的第二筒體和一第二活塞，第二筒體的底面設(shè)有一可用橡膠塞封閉第三通孔和一可連通針管的第四通孔，第三通孔的孔徑大于第四通孔的孔徑，第二筒體的頂面設(shè)有供第二活塞伸入的開口，第二活塞包括從上至下依次相連的第二手柄、第二連接桿、第二安裝座和第二密封墊，第二密封墊的周緣與第二筒體的內(nèi)壁緊密貼合，第二安裝座上設(shè)有連接外部電源的負(fù)極的陰極導(dǎo)線，第二密封墊朝向第二筒體的底面上設(shè)有與該陰極導(dǎo)線傳導(dǎo)連接的第二電極；
[0019]具體包括如下步驟:
[0020](1)將食鹽水倒入缸體中，將陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)和陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)置于該缸體中，拉動第一活塞和第二活塞，使第一筒體和第二筒體內(nèi)分別吸入一定量的食鹽水并排盡空氣，其中第一電極和第二電極被食鹽水浸沒；
[0021](2)將陽極導(dǎo)線和陰極導(dǎo)線分別連接外部電源的正極和負(fù)極，開啟電源，開始進(jìn)行電解食鹽水教學(xué)實驗；
[0022](3)關(guān)閉電源，通過第一筒體和第二筒體上的刻度可見陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)中所得氣體的體積大于陰極電解采集機(jī)構(gòu)中所得氣體的體積；
[0023](4)通過橡膠塞分別封閉第一通孔和第三通孔，將針管分別連接至第二通孔和第四通孔；
[0024](5)將陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)取出，靠近濕潤的淀粉碘化鉀試紙，通過第一手柄推動第一活塞，排出其中的氣體，使得濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，證明陽極產(chǎn)生的是氯氣；
[0025](6)將陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)取出，靠近點燃的酒精燈，通過第二手柄推動第二活塞，排出其中的氣體，聽到明顯的噗噗聲，證明陰極產(chǎn)生的是氫氣。
[0026]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述食鹽水中含有適量的酚酞。
[0027]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述缸體內(nèi)設(shè)有一陽離子交換膜，將缸體內(nèi)的空間區(qū)隔為第一區(qū)域和第二區(qū)域，陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)置于第一區(qū)域中，陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)置于第二區(qū)域中，實驗結(jié)束后，第二區(qū)域中的食鹽水變成紅色。
[0028]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述第一電極為一 6B鉛筆芯。
[0029]在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述第二電極為一 6B鉛筆芯。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031]1、陽極/陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)采用一大通孔加一小通孔的巧妙設(shè)計:電解時大通孔發(fā)揮作用，只要16V電壓就可很快完成實驗，降低能耗；檢驗氣體時使用小通孔(堵住大孔)，綠色，無害，檢驗氫氣時，用量少，成功率高；檢驗氯氣時，用量極少，不會產(chǎn)生污染，而且收集完的氯氣可以與陰極產(chǎn)生的NaOH溶液反應(yīng)，制取消毒液(NaC1)，消除污染；
[0032]2、本發(fā)明的方法的操作方便，反應(yīng)速度快，現(xiàn)象明顯，既適用于教師上課給學(xué)生展示，又適用于學(xué)生分組實驗觀察。
[0033]3、本發(fā)明的裝置的原材料成本低廉。
[0034]4、本發(fā)明的方法不僅很容易檢驗到兩極產(chǎn)物，還可觀察到使用陽離子交換膜后的效果，學(xué)生對離子交換膜不再陌生，能夠幫助學(xué)生更好的建立電解池分析模型，使學(xué)生有了更多的收獲和認(rèn)識。
[0035]5、本發(fā)明的方法使教學(xué)實驗由定性提升到定量，由實驗中V(H2)>V(C12)的現(xiàn)象，引發(fā)學(xué)生深入的探究、思考。
【附圖說明】
[0036]圖1為【背景技術(shù)】所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明的電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明【具體實施方式】中的步驟(5)的示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明【具體實施方式】中的步驟(6)的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]以下通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的說明和描述。
[0041]如圖2所示，一種電解食鹽水教學(xué)實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置，包括一缸體
1、一陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)2和一陰極電解氣體采集機(jī)構(gòu)3。
[0042]缸體1，用以盛放含有適量酚酞的食鹽水，且缸體1內(nèi)設(shè)有一陽離子交換膜10，將缸體1內(nèi)的空間區(qū)隔為第一區(qū)域11和第二區(qū)域12。
[0043]陽極電解氣體采集機(jī)構(gòu)2，包括一具有刻度的透明的第一筒體21和一第一活塞22，第一筒體21的底面設(shè)有一可用橡膠塞封閉的第一通孔211和一可連通針管的第二通孔212，第一通孔211的孔徑(孔徑7?11mm，優(yōu)選10mm)大于第二通孔212的孔徑，第一筒體21的頂面設(shè)有供第一活塞22伸入的開口 210，第一活塞22包括從上至下依次相連的第一手柄221、第一連接桿222、第一安裝座223和第一密封墊224，第一密封墊224的周緣與第一筒體21的內(nèi)壁緊密貼合，第一安裝座223上設(shè)有連接外部電源的正極的陽極導(dǎo)線225，第一密封墊224朝向第一筒體21的底面上設(shè)有與該陽極導(dǎo)線225傳導(dǎo)連接的第一電極226(6B鉛筆芯)；
[0044]陰極電解氣體采集