專利名稱：多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電化教學(xué)儀器，既是教師教學(xué)時(shí)的演示器又是學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)器。
為了配合電化學(xué)等課程的教學(xué)，電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器是必不可少的教學(xué)輔助設(shè)備。長期以來在顯示電化學(xué)反應(yīng)過程的教學(xué)試驗(yàn)中，所用實(shí)驗(yàn)器大都為試管形式的裝置，由于試管裝置使離子的活動(dòng)范圍受到極大限制，故存在顯示不明顯、反應(yīng)時(shí)間長，反應(yīng)的準(zhǔn)確率低、可見度小、且操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。雖然人們通過多年的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)并改進(jìn)了一些實(shí)驗(yàn)器，如《化學(xué)教育》(中國化學(xué)匯編.1986、1、P34－35)公開的“對(duì)電解食鹽水實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”；《化學(xué)教學(xué)》(上海華東師大編、1986、3、P26)公開的“對(duì)銅鋅原電池實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)”；《中學(xué)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)》(南京師大孫公望編P207～208)提供的各種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器等等，但都超不出試管形式的裝置。因此，仍不能取得良好的實(shí)驗(yàn)效果。在《化學(xué)教學(xué)》(上海華東師大編、1987.3.P24)中揭示了一種“電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的組合裝置”，雖用該裝置也能做各種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)(如電解、電鍍、原電池、離子定向移動(dòng)等)，但由于該裝置僅為一塊有機(jī)玻璃板，各種溶液只能用浸取過該溶液的粗濾紙代替，這樣反應(yīng)只為平面反應(yīng)，因此均存在反應(yīng)的可靠、真實(shí)性、完善性的不足，且反應(yīng)過程不明顯，可見度極小，故仍不能取得良好的效果。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種能真實(shí)反映各種電化學(xué)反應(yīng)過程，且顯示明顯、直觀，可見度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、省時(shí)的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，以補(bǔ)充現(xiàn)有技術(shù)之不足；同時(shí)該實(shí)驗(yàn)器還應(yīng)具備一器多用的功能，即在同一儀器中，用改變不同的電極、電解質(zhì)溶液及操作方法來切實(shí)可靠地顯示所有電化學(xué)反應(yīng)過程。
本實(shí)用新型所提供的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器全部用透明材料制成，它包括槽體1、蓋板2和底座3。在槽體1中設(shè)有一層活動(dòng)隔膜板，此板能使槽體1分為兩個(gè)反應(yīng)槽(室)，即陰極室和陽極室，另外根據(jù)需要還可將該隔膜板抽出，使之又成為一個(gè)反應(yīng)槽，該隔膜板由2塊多孔板和多塊微孔塑料板構(gòu)成，增減微孔塑料板的塊數(shù)還可調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度和反應(yīng)速度，故多孔板中間需夾入幾塊微孔塑料板可按所需定出，同時(shí)在槽體1的側(cè)面底部還設(shè)有排液孔10，以及與該孔配套的塞13，蓋板2分為固定式和滑動(dòng)式兩種，在固定式蓋板上設(shè)有2個(gè)收集氣體的排氣孔9，和可分別插入正負(fù)兩電極的套管6及固定兩電極的螺絲7，以及連接正負(fù)兩導(dǎo)線的接線柱8；而滑動(dòng)式蓋板的長度僅為固定式蓋板的1／4，除未設(shè)排氣孔外，其余均與固定式蓋板相同，兩蓋板的使用可按所需選擇，當(dāng)需要收集、驗(yàn)證反應(yīng)氣體成份時(shí)，選用固定式蓋板且蓋板與槽體的密封采用凡士林雙保險(xiǎn)或用橡皮塑料等；當(dāng)無需收集氣體或是用調(diào)整兩電極間的距離來改變反應(yīng)速度時(shí)，選用滑動(dòng)式蓋板。
本實(shí)用新型提供的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，與現(xiàn)有電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)它集各種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置于一體，實(shí)驗(yàn)效果準(zhǔn)確、全面，達(dá)到教材要求，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可見度很大，能清楚、完整地觀察到整個(gè)反應(yīng)步驟的全過程；操作簡(jiǎn)單、方便，在做不同的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需對(duì)電極溶液配方及操作方法稍加改動(dòng)便能取得最佳的實(shí)驗(yàn)效果。由于該實(shí)驗(yàn)器設(shè)置了活動(dòng)隔板，將一個(gè)大反應(yīng)槽又分為兩個(gè)反應(yīng)室，便于做各種不同的化學(xué)試驗(yàn)，還可用改變反應(yīng)條件的手段來得到不同的反應(yīng)結(jié)果。將各種電化學(xué)試驗(yàn)十分形象直觀的反應(yīng)出來，大大加深了學(xué)生的印象。因此該實(shí)驗(yàn)器是較為理想的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教具。


圖1.為該實(shí)驗(yàn)器的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為活動(dòng)隔膜板的多孔板結(jié)構(gòu)示意圖圖3為滑動(dòng)式蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；實(shí)施例1“銅鋅原電池”實(shí)驗(yàn)用塞13塞住排液孔10，在兩塊多孔板中間夾入一塊微孔塑料板，并使之插入槽體1中部的固定位置，注入13的H2SO4溶液至側(cè)壁標(biāo)線，將鋅片和銅片槽(內(nèi)二束銅絲以增大電板反應(yīng)的表面積)分別插入固定式蓋板上的套管(帶紅帽為正極，帶黑帽為負(fù)極)中，并用緊固螺絲鎖緊，用一根中間串有1.5伏電珠的導(dǎo)線連接于兩接線柱，再用棉花或沙線浸取飽和HgCl2溶液將鋅片涂至灰黑色，蓋上此蓋板，兩極同時(shí)放入盛酸的槽體中，即可明顯看到銅片槽中有大量汽泡產(chǎn)生，而鋅片槽內(nèi)無任何氣泡產(chǎn)生，同時(shí)小電珠發(fā)光，這是由于鋅片失電子而溶解，該電子通過導(dǎo)線流向銅片。溶液中H＋從銅片上得到電子后變成氫氣的緣故，將氣體收集并用爆鳴法檢驗(yàn)后證明是H2。若將導(dǎo)線上串接的1.5伏電珠換成1.5伏晶體管收音機(jī)，并將固定式蓋板改用滑動(dòng)式蓋板時(shí)，移動(dòng)蓋板改變兩電極間的距離，則收音機(jī)發(fā)出強(qiáng)或弱的聲響。上述實(shí)驗(yàn)就是用電流的聲、光效應(yīng)來證明原電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
實(shí)施例2電解水實(shí)驗(yàn)將檢驗(yàn)氧氣和氫氣的部件分別與排氣孔(9)相連，并關(guān)閉檢驗(yàn)氣體的活塞；將鉑電極(作陽極)與炭電極(作陰極)分別安排在驗(yàn)氧和驗(yàn)氫的電極孔一邊；同帶膠管的三通管分別與兩個(gè)排液孔(10)和漏斗相連、再將漏斗固定在鐵架臺(tái)的鐵圈中、調(diào)整鐵圈的位置，使漏斗底部與驗(yàn)氣管的活塞成水平。將15的H2SO4溶液(滴入幾滴甲基橙溶液后呈紅色，以增強(qiáng)對(duì)比的可見效果)傾入漏斗，分別開啟一邊驗(yàn)氣管的活塞，使酸液充滿至活塞下方，即行關(guān)閉。接通24V直流電半分鐘后斷電，此時(shí)，在陰陽極室分別得到約30毫升氣體。用帶火星的火柴移到陽極驗(yàn)氣管中并開啟活塞、見火柴復(fù)燃，用燃著的火柴移到陰極驗(yàn)氣管口并開啟活塞，見排出的氣體燃燒，略帶淡蘭色，分別證明陰陽極的產(chǎn)物是氫氣和氧氣，其體積比約21。(在相同條件下它的反應(yīng)速度比霍夫曼電解水器快10倍以上)。
此法適于電解飽和食鹽水和電解CuCl2溶液。
實(shí)施例3“電鍍鋅”實(shí)驗(yàn)抽去中間隔板(即多孔板的微孔塑料板)，注入電鍍液至槽體側(cè)壁標(biāo)線處，將光潔的銅片和鋅片分別固定于滑動(dòng)蓋板上(紅為陽極、黑為陰極)，插入電鍍液槽中，調(diào)整兩電極間距離為12cm，用導(dǎo)線將鋅極和銅極分別與24伏直流電源的正、負(fù)極相聯(lián)，接通電源后半分鐘，在陰極銅片上均勻地鍍有一層灰白色的鋅鍍層，且電鍍液中無氣泡產(chǎn)生，若斷開電源，將原來的陰、陽兩極接線柱對(duì)換，則接通電源半分鐘內(nèi)，陽極銅片上的鋅鍍層由邊緣向中心處逐漸消失溶去，這體現(xiàn)了教材中無法用實(shí)驗(yàn)證明的電鍍的實(shí)質(zhì)是陽極本身參加反應(yīng)即失電子而溶解。
實(shí)施例4“離子定向移動(dòng)”實(shí)驗(yàn)在2塊多孔塊間夾入包有少量高錳酸鉀細(xì)粉的濾紙待用，注入10％Na2SO4溶液至槽體側(cè)壁標(biāo)線。固定兩個(gè)炭電極于滑動(dòng)式蓋板的套管中，插入液體槽中，調(diào)節(jié)兩電極間距約6cm，并使之與中間部位對(duì)稱，用導(dǎo)線將兩炭極分別與24伏直流電源之正、負(fù)極相聯(lián)，接通電源，將夾有KMnO4的隔膜板插入通電溶液中，則紫紅色的液體(含MnO4＝的液體)逐漸由隔膜板中流向陽極，最終使陽極室變?yōu)樽霞t色區(qū)，這是因?yàn)橹虚g隔膜板既縮短了離子移動(dòng)距離，又增大了離子移動(dòng)的表面積，從而大大提高了反應(yīng)速度。
注氣密性的檢驗(yàn)法上述裝置全部安裝完畢后，關(guān)閉驗(yàn)氣管活塞，向漏斗內(nèi)傾入水，水面不會(huì)下降，即氣密，若水不下降，可讓水充滿容器，見有漏水部位，即是漏氣。此時(shí)將“反應(yīng)器”位置提高于漏斗，在漏水(即漏氣)部位涂凡士林，再試驗(yàn)至氣密。
權(quán)利要求1.一種多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，屬于電化學(xué)教學(xué)用實(shí)驗(yàn)裝置。其特征在于它由槽體(1)、蓋板(2)、底座(3)構(gòu)成，且在槽體(1)中設(shè)有可活動(dòng)的隔膜板(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，其特征在于上述蓋板為1個(gè)固定式蓋板和多個(gè)滑動(dòng)式蓋板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，其特征在于上述活動(dòng)隔膜板由至少兩塊多孔板和若干塊塑料微孔板構(gòu)成，且大小形狀與槽體(1)的截面相吻合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，其特征在于在上述槽體1的側(cè)面留有至少2個(gè)排液孔和與排液孔配套的塞13。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，其特征在于在上述固定式蓋板上有2個(gè)分別裝有緊固螺絲7和接線柱8的套管以及2個(gè)排氣孔9，而滑動(dòng)式蓋板的長度為固定式蓋板的1／4，除無排氣孔外，其余與固定式相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，其特征在于該實(shí)驗(yàn)器全部采用透明材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5或6所述的多用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，其特征在于槽體1與固定式蓋板的密封采用凡士林或橡皮或塑料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多用化學(xué)實(shí)驗(yàn)器，其特征在于與該實(shí)驗(yàn)器配套的電極為多個(gè)銅板、鋅板、炭棒、鐵網(wǎng)、鐵釘、鉑電極等。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電化學(xué)儀器，既是老師教學(xué)時(shí)的演示儀器又是學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)器。它包括槽體(1)、蓋板(2)和底座(3)，且在槽體中設(shè)有活動(dòng)隔膜板。用該實(shí)驗(yàn)器不僅能做電解、電鍍、原電池、離子定向移動(dòng)等各種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，還能做平行對(duì)比實(shí)驗(yàn)及溶解、結(jié)晶、萃取、堿金屬與水反應(yīng)、鋁毛的生成等多種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的投影。具有顯示明顯，反應(yīng)速度快可見度大，準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/24GK2031554SQ88202739
公開日1989年1月25日 申請(qǐng)日期1988年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月1日
發(fā)明者陳世文, 陳亞堅(jiān) 申請(qǐng)人:陳世文, 陳亞堅(jiān)