專利名稱：電化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種教學(xué)教具，特別是一種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)，電和化學(xué)反應(yīng)相互作用可通過(guò)電池來(lái)完成，電池由兩個(gè)電極和電極之間的電解質(zhì)構(gòu)成，因而電化學(xué)在學(xué)習(xí)過(guò)程中通常包括兩部分的內(nèi)容電解質(zhì)學(xué)和電極學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中，由于理論講解較為抽象，教師通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論的方式進(jìn)行知識(shí)的講授，電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中包含溶液導(dǎo)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(shí)驗(yàn)，因此在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中針對(duì)每種實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)備相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和溶液，不僅實(shí)驗(yàn)過(guò)程較為復(fù)雜，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不明顯，不能使實(shí)驗(yàn)者清晰地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多功能電化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀，能夠采用一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器通過(guò)不同連線進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到多個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?；并且還能夠直觀地顯示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(fù)極輸出端分別通過(guò)指示裝置I連接負(fù)極接線柱I、通過(guò)指示裝置II連接負(fù)極接線柱II，所述負(fù)極接線柱I還通過(guò)開(kāi)關(guān)直接與可調(diào)直流電源的負(fù)極輸出端連接。本發(fā)明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(lè)板中的一種。由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。本發(fā)明通過(guò)不同連線能夠?qū)崿F(xiàn)多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀的顯示，使實(shí)驗(yàn)者能夠清晰地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果，不僅增加了學(xué)生的理解，減輕了教師重復(fù)講授的負(fù)擔(dān)，而且大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)儀器成本，節(jié)省了存放實(shí)驗(yàn)儀器的空間。


圖I為本發(fā)明用于溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)的接線圖。圖2為本發(fā)明用于燃料電池實(shí)驗(yàn)的接線圖。圖3為本發(fā)明用于原電池實(shí)驗(yàn)的接線圖。圖4為本發(fā)明用于電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)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(fù)極輸出端，41.負(fù)極接線柱I，42.負(fù)極接線柱II，51.指示裝置I，52.指示裝置II，K.開(kāi)關(guān)，E.可調(diào)直流電源。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行導(dǎo)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(fù)極輸出端4分別通過(guò)指示裝置I 51連接負(fù)極接線柱I 41、通過(guò)指示裝置II 52連接負(fù)極接線柱II 42，負(fù)極接線柱I 41還通過(guò)開(kāi)關(guān)K直接與可調(diào)直流電源的負(fù)極輸出端4連接。本發(fā)明中，可調(diào)直流電源的正極輸出端、負(fù)極輸出端、指示裝置、各接線柱以及開(kāi)關(guān)均設(shè)置在一個(gè)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(dú)放置。下面結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)，對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)I :溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)
溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)的接線圖如圖I所示。本實(shí)驗(yàn)中采用兩個(gè)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(fù)極接線柱I 41用導(dǎo)線連接，此時(shí)開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)狀態(tài)，利用溶液導(dǎo)電性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(fù)極接線柱II 42用導(dǎo)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(shí)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果為通過(guò)醋酸溶液導(dǎo)電使得指示燈II處于微亮狀態(tài)，而通過(guò)氫氧化鈉溶液導(dǎo)電使得指示燈I處于相對(duì)于指示燈II較亮的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氫氧化鈉溶液的導(dǎo)電性能大于醋酸溶液的導(dǎo)電性能。本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)兩種溶液同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的對(duì)比性，實(shí)驗(yàn)效果明顯。當(dāng)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(shí)，指示燈的亮度也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。實(shí)驗(yàn)2:燃料電池實(shí)驗(yàn)
燃料電池實(shí)驗(yàn)的接線圖如圖2所示。本實(shí)驗(yàn)中采用一個(gè)溶液池和兩只電極，電極均采用碳棒，指示裝置還采用音樂(lè)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(fù)極輸出端用導(dǎo)線連接；音樂(lè)板串聯(lián)連接在正極接線柱I 31和負(fù)極接線柱I 41之間。首先將開(kāi)關(guān)打開(kāi)，使實(shí)驗(yàn)儀處于溶液導(dǎo)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(duì)硫酸鈉溶液進(jìn)行充電10s，此時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)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(fù)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(kāi)可調(diào)直流電源，接通開(kāi)關(guān)，使實(shí)驗(yàn)儀處于燃料電池工作狀態(tài)，對(duì)氫氧燃料電池進(jìn)行放電。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以聽(tīng)到音樂(lè)板發(fā)出的音樂(lè)聲，說(shuō)明放電回路導(dǎo)通，氫氧燃料電池通過(guò)音樂(lè)板進(jìn)行電能的釋放。實(shí)驗(yàn)3:原電池實(shí)驗(yàn)
原電池實(shí)驗(yàn)的接線圖如圖3所示。本實(shí)驗(yàn)中采用一個(gè)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(guò)導(dǎo)線與正極接線柱I 31連接，鋅電極的一端通過(guò)導(dǎo)線與負(fù)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(fù)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(wú)任何實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果為鋅電極板上有氣泡產(chǎn)生，但是發(fā)光二極管沒(méi)有點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)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(shí)插入硫酸溶液中。此時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果為兩電極板上均有氣泡產(chǎn)生，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用兩個(gè)電極之間金屬性的不同產(chǎn)生電勢(shì)差，從而使電子流動(dòng)產(chǎn)生電流，形成原電池。本實(shí)驗(yàn)中采用發(fā)光二極管代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)中采用電流計(jì)對(duì)產(chǎn)生的電流進(jìn)行檢測(cè)，不僅能夠準(zhǔn)確地對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯示，而且還增加了實(shí)驗(yàn)的趣味性，實(shí)現(xiàn)效果顯著。實(shí)驗(yàn)4 電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)
電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)的接線圖如圖4所示。本實(shí)驗(yàn)中采用一個(gè)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(shí)驗(yàn)裝置還采用了有機(jī)玻璃套管、導(dǎo)氣管和抽氣裝置，導(dǎo)氣管設(shè)置在溶液池的頂蓋上并與溶液池的連通，有機(jī)玻璃套管的一端豎直放置在飽和食鹽水中，另一端與導(dǎo)氣管的下端連通。抽氣裝置與導(dǎo)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(fù)極輸出端連接，開(kāi)關(guān)打開(kāi)。首先，將導(dǎo)氣管的頂端用橡膠塞密封住，通過(guò)抽氣裝置將有機(jī)玻璃套管中的空氣抽出，使有機(jī)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(shí)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果為有機(jī)玻璃套管中有無(wú)色氫氣和黃綠色氯氣產(chǎn)生，并將有機(jī)玻璃套管中的溶液排出套管外。第二步，斷開(kāi)可調(diào)直流電源，用抽取裝置將有機(jī)玻璃套管中的氣體抽出，做氣體實(shí)驗(yàn)。氣體實(shí)驗(yàn)包括兩部分氫氣實(shí)驗(yàn)和氯氣實(shí)驗(yàn)。氫氣實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)，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(gè)小格，小各種分別盛放有濕潤(rùn)紅紙、淀粉碘化鉀試紙和氫氧化鈉溶液；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可觀察到氯氣使?jié)駶?rùn)的紅色紙條褪色后、淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色，振蕩小盒，氫氧化鈉溶液充分吸收剩余的氯氣。本實(shí)驗(yàn)中采用有機(jī)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(shí)驗(yàn)的安全又增加了實(shí)驗(yàn)的生動(dòng)性。
當(dāng)然本發(fā)明還可以用于進(jìn)行電解氯化銅溶液等其他實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)改變接線方式即可，通用性極強(qiáng)，既符合教師演示實(shí)驗(yàn)使用，又方便學(xué)生做系列電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展?！?br> 權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(fù)極輸出端(4)分別通過(guò)指示裝置I (51)連接負(fù)極接線柱I (41)、通過(guò)指示裝置II (52)連接負(fù)極接線柱II (42)，所述負(fù)極接線柱I (41)還通過(guò)開(kāi)關(guān)(K)直接與可調(diào)直流電源的負(fù)極輸出端(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(lè)板中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(fù)極輸出端分別通過(guò)指示裝置Ⅰ連接負(fù)極接線柱Ⅰ、通過(guò)指示裝置Ⅱ連接負(fù)極接線柱Ⅱ，所述負(fù)極接線柱Ⅰ還通過(guò)開(kāi)關(guān)直接與可調(diào)直流電源的負(fù)極輸出端連接。本發(fā)明通過(guò)不同連線能夠?qū)崿F(xiàn)多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行直觀的顯示，使實(shí)驗(yàn)者能夠清晰地觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果。
文檔編號(hào)G09B23/24GK102881212SQ201210419219
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)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(qǐng)人:無(wú)錫市市北高級(jí)中學(xué)