一種電解食鹽水教學實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電解實驗設備技術領域，具體涉及一種電解食鹽水教學實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置及其應用。
【背景技術】
[0002]“電解飽和食鹽水”實驗是魯科版高二化學選修4第一章第二節(jié)第二課時《電能轉化為化學能一一電解》的探究實驗教學內容。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型管兩側均設有支管，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，進行點燃或爆鳴實驗不易成功，學生往往對這種檢驗H2的方法存在畏懼感；2、在實驗過程中及實驗結束時氯氣外逸，對教師、學生健康有害，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行電解，在教學中老師只是口頭描述隔膜的作用，學生并沒有親眼看到，感覺很陌生。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術缺陷，提供一種電解食鹽水教學實驗所產(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用該裝置對電解食鹽水教學實驗所產(chǎn)生氣體的進行定量檢測的方法。
[0005]本發(fā)明的具體技術方案如下:
[0006]—種電解食鹽水教學實驗所產(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構，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壁緊密貼合，第一安裝座上設有連接外部電源的正極的陽極導線，第一密封墊朝向第一筒體的底面上設有與該陽極導線傳導連接的第一電極；
[0009]和一陰極電解氣體采集機構，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壁緊密貼合，第二安裝座上設有連接外部電源的負極的陰極導線，第二密封墊朝向第二筒體的底面上設有與該陰極導線傳導連接的第二電極；
[0010]該陽極電解氣體采集機構和陰極電解氣體采集機構置于該缸體中，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，所述缸體內設有一陽離子交換膜，將缸體內的空間區(qū)隔為第一區(qū)域和第二區(qū)域，陽極電解氣體采集機構置于第一區(qū)域中，陰極電解氣體采集機構置于第二區(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構，包括一第一筒體和一第一活塞，第一筒體的底面設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壁緊密貼合，第一安裝座上設有連接外部電源的正極的陽極導線，第一密封墊朝向第一筒體的底面上設有與該陽極導線傳導連接的第一電極；
[0018]和一陰極電解氣體米集機構，包括一透明的第二筒體和一第二活塞，第二筒體的底面設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壁緊密貼合，第二安裝座上設有連接外部電源的負極的陰極導線，第二密封墊朝向第二筒體的底面上設有與該陰極導線傳導連接的第二電極；
[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構和陰極電解氣體采集機構置于該缸體中，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)將陽極導線和陰極導線分別連接外部電源的正極和負極，開啟電源，開始進行電解食鹽水教學實驗；
[0022](3)關閉電源，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構中所得氣體的體積大于陰極電解采集機構中所得氣體的體積；
[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構取出，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，證明陽極產(chǎn)生的是氯氣；
[0025](6)將陰極電解氣體采集機構取出，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，所述缸體內設有一陽離子交換膜，將缸體內的空間區(qū)隔為第一區(qū)域和第二區(qū)域，陽極電解氣體采集機構置于第一區(qū)域中，陰極電解氣體采集機構置于第二區(qū)域中，實驗結束后，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構采用一大通孔加一小通孔的巧妙設計: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，制取消毒液(NaC1)，消除污染；
[0032]2、本發(fā)明的方法的操作方便，反應速度快，現(xiàn)象明顯，既適用于教師上課給學生展示，又適用于學生分組實驗觀察。
[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，學生對離子交換膜不再陌生，能夠幫助學生更好的建立電解池分析模型，使學生有了更多的收獲和認識。
[0035]5、本發(fā)明的方法使教學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)學生深入的探究、思考。
【附圖說明】
[0036]圖1為【背景技術】所用裝置的結構示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明的電解食鹽水教學實驗所產(chǎn)生氣體的定量檢測裝置的結構示意圖；
[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】結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行進一步的說明和描述。
[0041]如圖2所示，一種電解食鹽水教學實驗所產(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構2和一陰極電解氣體采集機構3。
[0042]缸體1，用以盛放含有適量酚酞的食鹽水，且缸體1內設有一陽離子交換膜10，將缸體1內的空間區(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構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的內壁緊密貼合，第一安裝座223上設有連接外部電源的正極的陽極導線225，第一密封墊224朝向第一筒體21的底面上設有與該陽極導線225傳導連接的第一電極226(6B鉛筆芯)；
[0044]陰極電解氣體采集