CN102392266B

CN102392266B - 一种大肚槽式水电解装置及其制备方法

Info

Publication number: CN102392266B
Application number: CN201110343908.9A
Authority: CN
Inventors: 任有良; 石启英; 张国春; 李丹青; 刘彦峰; 陈凤英; 刘萍
Original assignee: Shangluo University
Current assignee: Shangluo University
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2031-11-03
Also published as: CN102392266A

Abstract

一种大肚槽式水电解装置及其制备方法，该装置包括一大肚灯泡状的玻璃容器，所述玻璃容器的上方开口，其下部设置有两个电极，所述两个电极由玻璃容器的底部伸出后接电解电源，所述玻璃容器的底部与电极之间密封，在所述玻璃容器内还设有两个分别扣在两电极上的气体收集试管。本发明的水电解装置的主要部件—大肚槽是完全利用废弃的灯泡制作的，它不仅来源广泛、易得，而且变废为宝，对充分利用资源，保护环境，降低实验成本大有裨益。

Description

一种大肚槽式水电解装置及其制备方法

技术领域

本发明属于水电解装置技术领域，涉及一种水电解装置，尤其是一种大肚槽式水电解装置及其制备方法。

背景技术

水的电解实验是现行中学化学课本中一个重要的启蒙实验。通过水的电解实验及对实验现象的观察、分析、讨论，说明水是由氢、氧两种元素组成的。做好该实验，对于培养学生学习化学兴趣，形成正确的分子、原子等概念，并主动参与实验探究至关重要。而实验室电解水的常用装置是“霍夫曼电解器”，用它电解水所得的氢气和氧气的体积比为2∶1，用以证明水的组成是较理想的。但在使用中发现有以下缺点：1)装置中两电极的距离较大且联通面积小，电解的时间较长；2)实验时由长颈漏斗内注水，造成装置重心偏高不稳定，且需自选仪器如沉重的铁架台、滴定台等固定；3)H₂的检验不方便、现象不明显，且无法完成新教材中的氢气纯度的检验实验；4)装置成本高，且极易损坏(常易损坏的部位为：两支玻璃管上端的活塞部分和下端相连通的部位)。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种大肚槽式水电解装置及其制备方法，该水电解装置不仅重心低稳定、固定简便、电解速度快，而且制备成本低。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种大肚槽式水电解装置，包括一大肚灯泡状的玻璃容器，所述玻璃容器的上方开口，其下部设置有两个电极，所述两个电极由玻璃容器的底部伸出后接电解电源，所述玻璃容器的底部与电极之间密封，在所述玻璃容器内还设有两个分别扣在两电极上的气体收集试管。

上述两个电极是镀镍的电导丝。

上述装置还包括有一橡胶塞装置，所述橡胶塞装置包括橡胶塞以及固定在橡胶塞上的带有倒钩的手柄；由手柄上的倒钩端固定橡胶塞的上端。

上述手柄采用细铁丝弯折制成。

本发明还提出一种上述装置的制备方法，按照以下步骤：

1)首先取一只废弃的白炽灯泡，将灯泡的玻璃底部顶点放在火焰上烧热后，用冷水触及此处，直至在触点为中心的区域内产生裂纹；

2)待灯泡的玻璃底部冷却后，将其头部固定，然后在以上得到的裂纹区域一周画切割线；

3)选择离切割线较近的一个裂纹，将烧热的玻璃棒头或烙铁头触及裂纹的前端，不断进取，使裂纹延伸至切割线上，并绕切割线旋转一周，然后用尖锐的器具轻轻敲打灯泡的玻璃底部，将玻璃底部切割线以内部分敲掉；

4)将灯泡内的灯丝去掉，将两根电极夹端正，并折成具有一定间距的“U”字形，然后用砂纸将切口位置打磨光滑；

5)用焊锡或胶将两根导线分别固定于灯泡头部的两个触电点上或直接配备一只带线的灯头直接安装到灯泡头部上，然后准备两只气体收集试管倒扣在两根电极上，即可制备好所述的大肚槽式水电解装置。

进一步，以上步骤1)中：将灯泡的玻璃底部顶点放在酒精灯火焰上烧热后，用蘸有冷水的火柴端头触及此处，在触点为中心、直径约1cm的区域内产生若干裂纹。

进一步，以上步骤2)中：将灯泡头部插入一广口瓶中竖直放置，然后将25ml的小坩埚扣在灯泡玻璃底部的正中央，用钢笔或特种铅笔笔尖沿着口沿旋转画一圈，即得到一个圆形切割线。

在以上制备方法中，还可以再制作一个带柄胶塞：按所述气体收集试管的管口的大小，配一个橡胶塞，将一根细铁丝插入其中作为手柄(8)，然后将细铁丝固定橡胶塞的一端弯成倒钩状即可。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的水电解装置的主要部件—大肚槽是完全利用废弃的灯泡制作的，它不仅来源广泛、易得，而且变废为宝，对充分利用资源，保护环境，降低实验成本大有裨益。

(2)本发明的装置精巧、美观，对培养学生学习兴趣，提高学生创新意识有很大帮助。

(3)本发明制作简单，操作简便。电解时可借助广口试剂瓶或集气瓶直接摆放在实验台或讲台上，不使用铁架台；另外，集气的小试管也不需再固定。

(4)本发明与实验室现用的J2606水电解器相比，不仅价钱低廉，而且电解速度快，实验效果明显(如在8V电压下，用5％NaOH溶液做电解液进行电解，只需要4分钟，就可收集到20mL氢气，仅是同等条件下J2606水电解器所用时间的五分之一)。

附图说明

图1为本发明的灯泡与去底切割线示意图；

图2为本发明修正电极与连接导线示意图；

图3为本发明的装配小试管后组成的水电解器结构示意图；

图4为带钩的橡胶塞结构图。

其中：1.灯泡的玻璃底部顶点，2.切割线，3.头部，4.电极，5.导线，6.气体收集试管，7.橡胶塞，8.手柄。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图3：本发明的大肚槽式水电解装置，包括一大肚灯泡状的玻璃容器，在该玻璃容器的上方开口，其下部设置有两个电极，两个电极由玻璃容器的底部伸出后接电解电源，玻璃容器的底部与电极之间密封，在玻璃容器内还设有两个分别扣在两电极上的气体收集试管。本发明的两个电极是镀镍的电导丝。并且，为了能够方便收集气体，该装置还包括有一橡胶塞装置，如图4，这种橡胶塞装置包括橡胶塞7以及固定在橡胶塞7上的带有倒钩的手柄8；由手柄8上的倒钩端固定橡胶塞7的上端。

本发明还提供一种制备以上所述大肚槽式水电解装置的制备方法，具体按照以下步骤进行：

1)首先，如图1所示，取一只废弃的白炽灯泡，将灯泡的玻璃底部顶点1放在火焰上烧热后，用冷水触及此处，直至在触点为中心的区域内产生裂纹；

2)待灯泡的玻璃底部冷却后，将其头部3固定，然后在以上得到的裂纹区域一周画切割线2(如图1)；

3)选择离切割线2较近的一个裂纹，将烧热的玻璃棒头或烙铁头触及裂纹的前端，不断进取，使裂纹延伸至切割线2上，并绕切割线2旋转一周，然后用尖锐的器具轻轻敲打灯泡的玻璃底部，将玻璃底部切割线2以内部分敲掉(如图2)；

4)将灯泡内的灯丝去掉，将两根电极4夹端正，并折成具有一定间距的“U”字形(间距约2cm)，然后用砂纸将切口位置打磨光滑；

5)用焊锡或胶将两根导线5分别固定于灯泡头部3的两个触电点上或直接配备一只带线的灯头直接安装到灯泡头部3上(两根导线5中将其中一根设置成红色以便于识别)，然后准备两只气体收集试管倒扣在两根电极4上，即可制备好所述的大肚槽式水电解装置(如图3)。

在本发明的较佳实施例中，以上制备方法步骤1)中，可以将灯泡的玻璃底部顶点1放在酒精灯火焰上烧热后，用蘸有冷水的火柴端头触及此处，在触点为中心、直径约1cm的区域内产生若干裂纹。步骤2)中，可以将灯泡头部3插入一广口瓶中竖直放置，然后将25ml的小坩埚扣在灯泡玻璃底部的正中央，用钢笔或特种铅笔笔尖沿着口沿旋转画一圈，即得到一个圆形切割线2。

参见图4，橡胶塞装置制作过程为：按所述气体收集试管6的管口的大小，配一个橡胶塞7，将一根细铁丝插入其中作为手柄8，然后将细铁丝固定橡胶塞7的一端弯成倒钩状即可。

本发明大肚槽式水电解装置的使用方法如下：

(i)将该水电解装置的玻璃容器(即灯泡体)竖直地置于一只无色透明的广口瓶上；

(ii)将电解装置的一根导线接到低压学生电源的直流输出端的红接线柱上，另一根导线接到其黑接线柱上；

(iii)向灯泡玻璃泡(即电解槽)中注入约100mL5％NaOH溶液；

(iv)用一支干净的废塑料注射器(规格为20ml)，从电解槽内抽满电解液后，小心注入到一支15mm×150mm的气体收集试管中(试管夹需夹持在试管的中间部位)。待注满后将带手柄8的橡胶塞7轻轻放入试管口中。然后倒置试管于电解槽中液面下，小心取下胶塞，将气体收集试管扣在一电极4上。采用同样办法，将另一支试管装满电解液后扣在另一电极4上。

(v)打开低压学生电源，调节电压6-8V，即可看到两只气体收集试管中有大量气体生成，其中一支试管中气柱始终大约是另一支试管中气柱的两倍。待气体多的那支试管刚收满气体后关闭电源。

(vi)用试管夹和带柄胶塞取出收满气体的那支试管。移近酒精灯焰，拔下胶塞，可听到轻微的爆鸣声，断定是氢气。取出另半管气的那支试管，将带火星的细木条插入试管中，可看到木条燃烧起来，断定是氧气。

若重复实验，从步骤“iv”开始即可。

Claims

1.一种大肚槽式水电解装置，其特征在于：包括一大肚灯泡状的玻璃容器，所述玻璃容器的上方开口，其下部设置有两个电极，所述两个电极由玻璃容器的底部伸出后接电解电源，所述玻璃容器的底部与电极之间密封，在所述玻璃容器内还设有两个分别扣在两电极上的气体收集试管；所述装置还包括有一橡胶塞装置，所述橡胶塞装置包括橡胶塞（7）以及固定在橡胶塞（7）上的带有倒钩的手柄（8）；由手柄（8）上的倒钩端固定橡胶塞（7）的上端。

2.根据权利要求1所述的大肚槽式水电解装置，其特征在于：所述两个电极是镀镍的电导丝。

3.根据权利要求1所述的大肚槽式水电解装置，其特征在于：所述手柄（8）采用细铁丝弯折制成。

4.一种权利要求1所述装置的制备方法，其特征在于，按照以下步骤：

1）首先取一只废弃的白炽灯泡，将灯泡的玻璃底部顶点（1）放在火焰上烧热后，用冷水触及此处，直至在触点为中心的区域内产生裂纹；

2）待灯泡的玻璃底部冷却后，将其头部（3）固定，然后在以上得到的裂纹区域一周画切割线（2）；

3）选择离切割线（2）较近的一个裂纹，将烧热的玻璃棒头或烙铁头触及裂纹的前端，不断进取，使裂纹延伸至切割线（2）上，并绕切割线（2）旋转一周，然后用尖锐的器具轻轻敲打灯泡的玻璃底部，将玻璃底部切割线（2）以内部分敲掉；

4）将灯泡内的灯丝去掉，将两根电极（4）夹端正，并折成具有一定间距的“U”字形，然后用砂纸将切口位置打磨光滑；

5）用焊锡或胶将两根导线（5）分别固定于灯泡头部（3）的两个触电点上或直接配备一只带线的灯头直接安装到灯泡头部（3）上，然后准备两只气体收集试管倒扣在两根电极（4）上，即可制备好所述的大肚槽式水电解装置。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中：将灯泡的玻璃底部顶点（1）放在酒精灯火焰上烧热后，用蘸有冷水的火柴端头触及此处，在触点为中心、直径约1cm的区域内产生若干裂纹。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2）中：将灯泡头部（3）插入一广口瓶中竖直放置，然后将25ml的小坩埚扣在灯泡玻璃底部的正中央，用钢笔或特种铅笔笔尖沿着口沿旋转画一圈，即得到一个圆形切割线（2）。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，再制作一个带柄胶塞：按所述气体收集试管的管口的大小，配一个橡胶塞（7），将一根细铁丝插入其中作为手柄（8），然后将细铁丝固定橡胶塞（7）的一端弯成倒钩状即可。