專利名稱：電化學實驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教學教具，特別是一種電化學實驗儀。
背景技術(shù)：
電化學是研究電和化學反應相互關(guān)系的科學，電和化學反應相互作用可通過電池來完成，電池由兩個電極和電極之間的電解質(zhì)構(gòu)成，因而電化學在學習過程中通常包括兩部分的內(nèi)容電解質(zhì)學和電極學。在教學過程中，由于理論講解較為抽象，教師通常通過實驗結(jié)合理論的方式進行知識的講授，電化學實驗中包含溶液導電性、燃料電池、原電池、電解氯化銅以及電解飽和食鹽水等多種實驗，因此在實驗過程中針對每種實驗需要準備相應的實驗設(shè)備和溶液，不僅實驗過程較為復雜，而且實驗現(xiàn)象也不明顯，不能使實驗者清晰地觀察實驗過程及結(jié)果。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多功能電化學實驗儀，能夠采用一個實驗儀器通過不同連線進行多項實驗，達到多個實驗目的；并且還能夠直觀地顯示實驗過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象以及實驗結(jié)果。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案如下。電化學實驗儀，包括可調(diào)直流電源、用于盛放電解液的溶液池以及一端與可調(diào)直流電源連接另一端浸入在電解液中的電極，所述可調(diào)直流電源的正極輸出端分別連接正極接線柱I和正極接線柱II，可調(diào)直流電源的負極輸出端分別通過指示裝置I連接負極接線柱1、通過指示裝置II連接負極接線柱II，所述負極接線柱I還通過開關(guān)直接與可調(diào)直流電源的負極輸出端連接。本實用新型所述指示裝置具體為所述指示裝置為指示燈、發(fā)光二極管或音樂板中的一種。由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型所取得技術(shù)進步如下。本實用新型通過不同連線能夠?qū)崿F(xiàn)多項實驗的進行，并能對實驗過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行直觀的顯示，使實驗者能夠清晰地觀察實驗過程及結(jié)果，不僅增加了學生的理解，減輕了教師重復講授的負擔，而且大大節(jié)約了實驗儀器成本，節(jié)省了存放實驗儀器的空間。

圖1為本實用新型用于溶液導電性實驗的接線圖。圖2為本實用新型用于燃料電池實驗的接線圖。圖3為本實用新型用于原電池實驗的接線圖。圖4為本實用新型用于電解飽和食鹽水實驗的接線圖。其中1.溶液池，2.電極，3.正極輸出端，31.正極接線柱I，32.正極接線柱II，4.負極輸出端，41.負極接線柱I，42.負極接線柱II，51.指示裝置I，52.指示裝置II，K.開關(guān)，E.可調(diào)直流電源。
具體實施方式
下面將結(jié)合具體實施例和附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。一種電化學實驗儀，包括可調(diào)直流電源E、溶液池I和電極2，其中溶液池用于盛放電解液，而電極的一端與可調(diào)直流電源連接、另一端則浸入在電解液中進行導電。可調(diào)直流電源的正極輸出端3分別連接正極接線柱I 31和正極接線柱II 32，可調(diào)直流電源的負極輸出端4分別通過指示裝置I 51連接負極接線柱I 41、通過指示裝置II 52連接負極接線柱II 42，負極接線柱I 41還通過開關(guān)K直接與可調(diào)直流電源的負極輸出端4連接。本實用新型中，可調(diào)直流電源的正極輸出端、負極輸出端、指示裝置、各接線柱以及開關(guān)均設(shè)置在一個殼體上，可調(diào)直流電源放置在殼體內(nèi)，可調(diào)直流電源的調(diào)節(jié)手柄設(shè)置在殼體上。溶液池和電池單獨放置。下面結(jié)合具體實驗，對本實用新型的應用進行詳細說明。實驗1:溶液導電性實驗溶液導電性實驗的接線圖如圖1所示。本實驗中采用兩個溶液池和四只電極，電極采用碳棒，指示裝置采用指示燈。在第一溶液池中加入O. lmol/L的氫氧化鈉溶液，并將兩只碳棒放置在氫氧化溶液中，第一溶液池中的兩只碳棒分別與正極接線柱I 31和負極接線柱I 41用導線連接，此時開關(guān)處于打開狀態(tài)，利用溶液導電性能進行實驗。在第二溶液池中加入lmol/L的醋酸溶液，將另外兩只碳棒放置在醋酸溶液中，第二溶液池中的兩只碳棒分別與正極接線柱II 32和負極接線柱II 42用導線連接。調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出電壓為18V，接通調(diào)節(jié)好的電源，此時觀察實驗結(jié)果為通過醋酸溶液導電使得指示燈II處于微亮狀態(tài)，而通過氫氧化鈉溶液導電使得指示燈I處于相對于指示燈II較亮的狀態(tài)。實驗結(jié)果表明，氫氧化鈉溶液的導電性能大于醋酸溶液的導電性能。本實驗中通過對兩種溶液同時進行實驗，增強了實驗的對比性，實驗效果明顯。當改變可調(diào)直流電源的輸出電壓值或者改變?nèi)芤旱臐舛葧r，指示燈的亮度也會發(fā)生相應變化。實驗2:燃料電池實驗燃料電池實驗的接線圖如圖2所示。本實驗中采用一個溶液池和兩只電極，電極均采用碳棒，指示裝置還采用音樂板。在溶液池中加入O. 5mol/L的硫酸鈉溶液，將兩只碳棒放置在硫酸鈉溶液中，兩只碳棒的另一端分別與可調(diào)直流電源的正極輸出端和負極輸出端用導線連接；音樂板串聯(lián)連接在正極接線柱I 31和負極接線柱I 41之間。首先將開關(guān)打開，使實驗儀處于溶液導電狀態(tài)。調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出電壓值為6V，接通調(diào)節(jié)好的電源，對硫酸鈉溶液進行充電10s，此時觀察實驗結(jié)果為硫酸鈉溶液發(fā)生電解，兩只碳棒上均有大量氣泡產(chǎn)生，即產(chǎn)生了大量的氫氣和氧氣；從產(chǎn)生的氣泡可以看出，與可調(diào)直流電源負極輸出端連接的碳棒上產(chǎn)生的氣泡比與可調(diào)直流電源正極輸出端連接的碳棒上產(chǎn)生的氣泡多，即產(chǎn)生的氫氣多于產(chǎn)生的氧氣。第二步，斷開可調(diào)直流電源，接通開關(guān)，使實驗儀處于燃料電池工作狀態(tài)，對氫氧燃料電池進行放電。實驗過程中，可以聽到音樂板發(fā)出的音樂聲，說明放電回路導通，氫氧燃料電池通過音樂板進行電能的釋放。實驗3:原電池實驗原電池實驗的接線圖如圖3所示。本實驗中采用一個溶液池和兩只電極，電極采用銅電極和鋅電極，指示裝置采用發(fā)光二極管。在溶液池中加入3mol/L的硫酸溶液，銅電極的一端通過導線與正極接線柱I 31連接，鋅電極的一端通過導線與負極接線柱I 41連接，發(fā)光二極管串聯(lián)連接在正極接線柱I 31和負極接線柱I 41之間。首先，將銅電極的另一端插入硫酸溶液中，觀察無任何實驗現(xiàn)象。第二步，將銅電極取出，將鋅電極的另一端插入硫酸溶液中，觀察實驗結(jié)果為鋅電極板上有氣泡產(chǎn)生，但是發(fā)光二極管沒有點亮。實驗現(xiàn)象表明鋅電極屬于活潑金屬，而銅電極屬于不活潑金屬。第三步，將銅電極和鋅電極同時插入硫酸溶液中。此時觀察實驗結(jié)果為兩電極板上均有氣泡產(chǎn)生，發(fā)光二極管點亮。實驗結(jié)果表明利用兩個電極之間金屬性的不同產(chǎn)生電勢差，從而使電子流動產(chǎn)生電流，形成原電池。本實驗中采用發(fā)光二極管代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗中采用電流計對產(chǎn)生的電流進行檢測，不僅能夠準確地對實驗結(jié)果進行顯示，而且還增加了實驗的趣味性，實現(xiàn)效果顯著。實驗4 電解飽和食鹽水實驗電解飽和食鹽水實驗的接線圖如圖4所示。本實驗中采用一個溶液池和兩只電極，電極采用碳棒電極和鐵棒電極，指示裝置采用指示燈，電解液采用飽和食鹽水。本實驗裝置還采用了有機玻璃套管、導氣管和抽氣裝置，導氣管設(shè)置在溶液池的頂蓋上并與溶液池的連通，有機玻璃套管的一端豎直放置在飽和食鹽水中，另一端與導氣管的下端連通。抽氣裝置與導氣管頂端連接，用于抽取溶液池內(nèi)的氣體。將碳棒電極和鐵棒電極分別放置在飽和食鹽水溶液中，碳棒電極的另一端與可調(diào)直流電源的正極輸出端連接，鐵棒電極的另一端與可調(diào)直流電源的負極輸出端連接，開關(guān)打開。首先，將導氣管的頂端用橡膠塞密封住，通過抽氣裝置將有機玻璃套管中的空氣抽出，使有機玻璃套管中充滿飽和食鹽水溶液。調(diào)節(jié)可調(diào)直流電源的輸出電壓值為6V，接通調(diào)節(jié)好的電源，此時觀察實驗結(jié)果為有機玻璃套管中有無色氫氣和黃綠色氯氣產(chǎn)生，并將有機玻璃套管中的溶液排出套管外。第二步，斷開可調(diào)直流電源，用抽取裝置將有機玻璃套管中的氣體抽出，做氣體實驗。氣體實驗包括兩部分氫氣實驗和氯氣實驗。氫氣實驗，采用抽出的氫氣混合部分空氣，再沾些肥皂水，將抽氣裝置的針頭移近酒精燈火焰，推出少量氣體，可觀察到針頭處出現(xiàn)小氣泡并發(fā)出響聲。氯氣實驗，將抽出的氯氣直接注射到密閉的盒子中，盒子中設(shè)置有三個小格，小各種分別盛放有濕潤紅紙、淀粉碘化鉀試紙和氫氧化鈉溶液；實驗過程中，可觀察到氯氣使?jié)駶櫟募t色紙條褪色后、淀粉碘化鉀試紙變藍色，振蕩小盒，氫氧化鈉溶液充分吸收剩余的氯氣。本實驗中采用有機玻璃套管將產(chǎn)生的氫氣和氯氣隔絕，氣密性易于控制，既保證實驗的安全又增加了實驗的生動性。[0039]當然本實用新型還可以用于進行電解氯化銅溶液等其他實驗，實驗時通過改變接線方式即可，通用性極強，既符合教師演示實驗使用，又方便學生做系列電化學實驗的開展。
權(quán)利要求1.一種電化學實驗儀，其特征在于包括可調(diào)直流電源(E)、用于盛放電解液的溶液池(O以及一端與可調(diào)直流電源連接另一端浸入在電解液中的電極(2)，所述可調(diào)直流電源(E)的正極輸出端(3)分別連接正極接線柱I (31)和正極接線柱II (32)，可調(diào)直流電源的負極輸出端(4)分別通過指示裝置I (51)連接負極接線柱I (41)、通過指示裝置II (52)連接負極接線柱II (42)，所述負極接線柱I (41)還通過開關(guān)(K)直接與可調(diào)直流電源的負極輸出端(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學實驗儀，其特征在于所述指示裝置為指示燈、發(fā)光二極管或音樂板中的一種。
專利摘要本實用新型公開了一種電化學實驗儀，包括可調(diào)直流電源、用于盛放電解液的溶液池以及一端與可調(diào)直流電源連接另一端浸入在電解液中的電極，所述可調(diào)直流電源的正極輸出端分別連接正極接線柱Ⅰ和正極接線柱Ⅱ，可調(diào)直流電源的負極輸出端分別通過指示裝置Ⅰ連接負極接線柱Ⅰ、通過指示裝置Ⅱ連接負極接線柱Ⅱ，所述負極接線柱Ⅰ還通過開關(guān)直接與可調(diào)直流電源的負極輸出端連接。本實用新型通過不同連線能夠?qū)崿F(xiàn)多項實驗的進行，并能對實驗過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行直觀的顯示，使實驗者能夠清晰地觀察實驗過程及結(jié)果。
文檔編號G09B23/18GK202904983SQ20122056004
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者潘娟湘 申請人:無錫市市北高級中學