驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種實驗裝置，尤其是驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]目前，鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液的實驗，大多數人認為鋁是活性電極，鋁作陽極會被氧化迅速溶解消失，而本實驗結果證明了鋁可做陽極且不會迅速溶解消失。實驗過程中需要對氣體收集和檢驗，然而電解后生成的氣體不容易收集，而且肉眼難以判斷生成氣體的成分和氣體體積的大小。為了解決這些問題，本實用新型構思了驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置。
【發明內容】
[0003]本實用新型提供驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置，主要是克服大多數人誤認為鋁作陽極會被氧化迅速溶解消失與實驗氣體難以收集和檢驗的缺點。
[0004]本實用新型采用如下技術方案:
[0005]驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置，包括裝滿有氫氧化鈉溶液的U形管和一直流電源，上述U形管的兩個瓶口分別裝配有帶有雙孔塞的瓶塞和長頸漏斗，上述長頸漏斗和上述直流電源的導線均貫穿瓶塞地設置，該長頸漏斗的下端延伸至氫氧化鈉溶液中；該U形管兩個瓶口分別設有浸入氫氧化鈉溶液的鋁片和碳棒，該鋁片與直流電源正極連接，該碳棒與直流電源負極連接；該U形管的兩個瓶口側壁均設有一帶止水夾的支管，鋁片一側的支管貫穿裝有水的帶雙孔塞的集氣瓶的瓶塞并延伸至水的上方，一導氣管一端插入上述集氣瓶的瓶塞并延伸至水中，導氣管的另一端插入第一燒杯；碳棒一側的支管插入裝有洗滌劑的第二燒杯。
[0006]更進一步地:
[0007]上述直流電源配設有一開關。
[0008]由上述對本實用新型結構的描述可知，和現有技術相比，本實用新型具有如下優占.V.
[0009](I)本實用新型以鋁為陽極、石墨為陰極，電解氫氧化鈉溶液；先通直流電源，在將鋁電極與氫氧化鈉溶液接觸，打破了多數人認為鋁作陽極會迅速被溶解消失的觀點；
[0010](2)本實用新型的裝置能直觀明了地觀察反應現象，陰極和陽極均有氣體產生，通過觀察長頸漏斗內的液面的高度，從而判斷出陰極產物氣體的體積大約為陽極產物氣體的體積的兩倍；通過檢驗可以判斷出陽極產生的氣體為氧氣，陰極產生的氣體是氫氣。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的實驗裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面參照【附圖說明】本實用新型的【具體實施方式】。
[0013]I實驗原理
[0014]本實驗以鋁片為陽極、石墨為陰極，電解氫氧化鈉溶液。如果鋁電極作為活性電極被氧化，鋁片12會逐漸溶解，肉眼即可觀察出來；如果鋁電極未被氧化，只能是溶液中的OH_被氧化，陽極上的產物應該為氧氣。陰極上只能是水中的H+被還原，生成氫氣。因此，必須收集到氣體并對其進行檢驗。對于氧氣的檢驗，用帶火星的木條靠近觀察是否復燃。對于氫氣的檢驗，可以將氣體通入洗滌劑中，然后點燃產生的泡沫。為了觀察到明顯現象，必須收集一定量的氣體，所用的藥品儀器均需達到一定規格。
[0015]2藥品儀器
[0016]2.1藥品:銷片12 (長10cm、寬8cm),碳棒13 (長10cm、直徑1.5cm)，氫氧化鈉溶液(濃度20%左右)，洗滌劑，水。
[0017]2.2儀器:U形管11 (單邊高20 cm、直徑5cm、帶雙孔塞、左右兩側均有支管19)、長頸漏斗14、第一燒杯161、第二燒杯162、集氣瓶15 (帶雙孔塞)、止水夾17、直流電源21。
[0018]2.3安裝儀器和添加藥品:參照圖1，驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置，包括裝滿有氫氧化鈉溶液的U形管11和一直流電源21，上述U形管11的兩個瓶口分別裝配有帶有雙孔塞的瓶塞18和長頸漏斗14，上述長頸漏斗14和上述直流電源的導線均貫穿瓶塞18地設置，該長頸漏斗14的下端延伸至氫氧化鈉溶液中；該U形管11兩個瓶口分別設有浸入氫氧化鈉溶液的鋁片12和碳棒13，該鋁片12與直流電源21正極連接，該碳棒13與直流電源21負極連接；該U形管11的兩個瓶口側壁均設有一帶止水夾17的支管19，鋁片12 —側的支管19貫穿裝有水的帶雙孔塞的集氣瓶15的瓶塞18并延伸至水的上方，一導氣管23 —端插入上述集氣瓶15的瓶塞18并延伸至水中，導氣管23的另一端插入第一燒杯161 ;碳棒13 —側的支管19插入裝有洗滌劑的第二燒杯162。上述直流電源21配設有一開關22。
[0019]3實驗步驟(參照圖1)
[0020]3.1電極的處理:陽極材料鋁片12面積較大，為了能夠進入U形管11，應進行適當彎曲，進入雙孔橡皮塞的鋁片12應擰成鋁條。陰極材料石墨電極可以中空處理，增大其與溶液的接觸面積。
[0021]3.2安裝儀器和添加藥品步驟:按圖1安裝好U形管11、第一燒杯161、第二燒杯162、集氣瓶15、止水夾17、直流電源21后，用止水夾17夾住U形管17左右兩側的支管19，再往U形管11中加滿20%的氫氧化鈉溶液，將碳棒13連接直流電源21負極后插入U形管11中，并用玻璃膠進行密封。
[0022]3.3開始電解:將鋁電極連接在直流電源21正極，然后打開直流電源21開關，將電壓調到16V，接著迅速將鋁電極插入U形管11中，并用玻璃膠進行密封。由于鋁一接觸到氫氧化鈉溶液立即產生氫氣，會干擾電解后可能的氣體產物檢驗，并可能導致混合氣體出現安全事故，此步驟必須先打開直流電源21開關，才可以將鋁電極與氫氧化鈉溶液接觸。
[0023]4實驗現象(參照圖1)
[0024]電解開始后，陽極上鋁片12表面立刻產生大量氣體，這些氣體將溶液迅速壓入長頸漏斗14中。陰極的碳棒13表面產生的氣體更多、速率更快，也將溶液壓入長頸漏斗14。一段時間后，可以觀察到陰極上的氣體體積大約為陽極上氣體體積的兩倍。
[0025]5產物的檢驗(參照圖1)
[0026]5.1陽極產物的檢驗:打開陽極支管19的止水夾17，將氣體收集到集氣瓶15中，用帶火星的木條靠近，木條復燃。證明該氣體為氧氣。電解一段時間后，將鋁電極取出，觀察到鋁片12表面有灰黑色物質附著，且極易被濾紙擦去，擦去灰黑色物質后鋁片12露出光亮的銀白色，說明鋁片12并沒有溶解掉。
[0027]對于該灰黑色物質的檢驗，本實驗用濾紙擦去該物質后，將濾紙放在燒杯中，并加水溶解、攪拌，然后往溶液中滴入幾滴洗滌劑，再滴加稀硫酸，觀察到該灰黑色物質可以溶解在稀硫酸中，但并沒有大量氣泡產生，用燃燒著的木條靠近因攪拌產生的氣泡，無明顯現象，說明無氫氣生成，該灰黑色物質不是鋁粉。一段時間后，溶液中的灰色褪去，只剩溶解了紙張的白色渾濁液體。綜合以上現象，該灰黑色物質應為氧化鋁粉末。
[0028]5.2陰極產物的檢驗:陽極氣體檢驗后，用止水夾17夾住陽極支管19，一段時間后，再打開陰極支管19的止水夾17，將陰極氣體通入洗滌劑中，此時立刻產生大量氣泡。用燃燒著的木條靠近氣泡，可以觀察到氣泡燃燒起來并有沉悶的爆鳴聲。通過以上現象可以判斷陰極產生的氣體是氫氣。
[0029]6實驗結論
[0030]通過以上驗證，可以判斷鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液時，陽極產物為氧氣，陰極產物為氫氣，且氫氣的體積大約為氧氣體積的兩倍。即在該實驗條件下，鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液的實質是電解水。由于在鋁的表面有氧氣產生，部分氧氣將鋁氧化為氧化鋁，使本屬于可溶性電極金屬鋁成為不可溶性陽極一一鋁-氧化鋁電極。
[0031]上述僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本實用新型進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本實用新型保護范圍的行為。
【主權項】
1.驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置，包括裝滿有氫氧化鈉溶液的U形管和一直流電源，其特征在于:所述U形管的兩個瓶口分別裝配有帶有雙孔塞的瓶塞和長頸漏斗，所述長頸漏斗和所述直流電源的導線均貫穿瓶塞地設置，該長頸漏斗的下端延伸至氫氧化鈉溶液中；該U形管兩個瓶口分別設有浸入氫氧化鈉溶液的鋁片和碳棒，該鋁片與直流電源正極連接，該碳棒與直流電源負極連接；該U形管的兩個瓶口側壁均設有一帶止水夾的支管，鋁片一側的支管貫穿裝有水的帶雙孔塞的集氣瓶的瓶塞并延伸至水的上方，一導氣管一端插入所述集氣瓶的瓶塞并延伸至水中，導氣管的另一端插入第一燒杯；碳棒一側的支管插入裝有洗滌劑的第二燒杯。
2.如權利要求1所述的驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置，其特征在于:所述直流電源配設有一開關。
【專利摘要】本實用新型涉及驗證鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液產物的實驗裝置，包括裝滿有氫氧化鈉溶液的U形管和一直流電源，所述U形管的兩個瓶口分別裝配有帶有雙孔塞的瓶塞和長頸漏斗，所述長頸漏斗和所述直流電源的導線均貫穿瓶塞地設置，該長頸漏斗的下端延伸至氫氧化鈉溶液中；該U形管兩個瓶口分別設有浸入氫氧化鈉溶液的鋁片和碳棒，該鋁片與直流電源正極連接，該碳棒與直流電源負極連接。本實用新型鋁作陽極電解氫氧化鈉溶液時，陽極產物為氧氣，陰極產物為氫氣，且氫氣的體積大約為氧氣體積的兩倍。
【IPC分類】G09B23-24
【公開號】CN204423784
【申請號】CN201520137315
【發明人】葉永謙
【申請人】葉永謙
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月11日