本实用新型属化学教学演示装置,尤其是光照条件下过氧化氢分解测定教学演示实验装置结构技术。
背景技术：
过氧化氢，俗称双氧水。工业上，常用做氧化剂、漂白剂等，用途广泛，一些危险化学品仓库、化工企业储存及使用量都比较大。过氧化氢本身不能燃烧，在一般情况下，分解生成水和氧气，分解速度缓慢。但在碱性溶液、受热、光照或金属离子存在的条件下分解加剧，容器压力剧增，危险性增加，导致过氧化氢参与的生产、使用过程中经常发生爆炸等安全事故，造成非常严重的生命财产损失和社会影响。所以，充分认识过氧化氢的分解爆炸危险特性，对加强其安全管理和安全生产都具有十分重要的意义。
目前，对过氧化氢分解危险特性影响因素的实验装置研究主要集中在使用金属离子、酶做催化剂或者直接加热的实验装置上，而对通过各种不同波长的光进行照射加快其分解速率的教学演示实验装置研究上还是空白。
技术实现要素：
本实用新型的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有教学生动、感性认识强、易于学生尽快掌握教学知识的光照条件下过氧化氢分解百分比测定教学演示实验装置。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的。
光照条件下过氧化氢分解百分比测定教学演示实验装置，本实用新型特征在于，包括：一个金属筒，设在金属筒内底部的带电源线的光源灯，放在金属筒内底部的三角架，放置在三角架上的锥形瓶，设在位于锥形瓶上方的玻璃导管，该玻璃导管与球形干燥管连接，球形干燥管又与注射器连接，注射器采用铁架台支撑。
在工业使用上，过氧化氢溶液浓度有27.5％、30％、35％、50％、70％等。本教学演示实验装置以比较常用的35％过氧化氢溶液为实验对象。实验操作者接通光源灯，持续对定量的过氧化氢溶液进行照射一定时间，锥形瓶内的过氧化氢溶液发生分解，生成水和氧气，导致锥形瓶内压强增加，生成的氧气经过无水氯化钙干燥后，推动注射器活塞往右移动，最终达到瓶内压强与环境压强相等而停止移动。注射器活塞所在位置对应的刻度即为过氧化氢分解生成的氧气体积，再根据实验所取过氧化氢的体积、密度和环境温度、压强等数据，通过理想气体状态方程和化学反应方程式计算过氧化氢分解的物质的量，最终计算出过氧化氢在该波长的光照射一定时间后分解百分比。
涉及的化学反应方程式为：
过氧化氢分解百分比(mol/mol)：
(其中：P为环境压强，单位为Pa；V气为测得的氧气体积，单位为m3；R为常数8.314；T为环境开尔文温度，单位为K；ρ为35％过氧化氢溶液密度，单位为g/cm3；V液为实验所取过氧化氢溶液体积，单位为ml。)
所用实验用品为：
1.实验药品：35％过氧化氢溶液、无水CaCl2
2.实验仪器：金属筒、光源灯(含电源线)、锥形瓶、玻璃导管、球形干燥管、注射器、铁架台
本实用新型通过不同波长的光照射使过氧化氢发生分解，生成的水被无水氯化钙吸收，生成的氧气使锥形瓶内压强增加推动注射器活塞向右移动，直至内外压强相等停止移动。实验装置组装容易，实验过程操作简单，生成氧气的体积容易读出。
操作步骤：
1.组装好相关仪器，实验操作者取一定体积的35％过氧化氢溶液放入锥形瓶中，塞紧橡皮塞，盖好筒盖。
2.实验操作者接通电源，使光源灯直接照射在盛放过氧化氢溶液的锥形瓶上。开始计时，一定时间后(例如一小时)，关闭电源，记下注射器活塞最终停留位置的刻度读数。
3.根据刻度读数再结合实验所取过氧化氢的体积、密度和环境温度、压强等数据，利用理想气体状态方程和化学反应方程式计算过氧化氢在该时间段该波长的光照射下分解百分比。
4.更换不同波长(例如254nm紫外灯、365nm紫外灯)的光源灯重复此实验，并进行比较。
本实用新型的有益效果是：实验装置结构简单、操作过程清晰方便，实验成功率高，实验有趣味，具有教学生动、感性认识强、易于学生尽快掌握教学知识的优点。本实用新型集光照射条件下过氧化氢的分解和气体测量装置为一体，设置了避光装置避免了其他光线的干扰，增加了干燥装置避免了水蒸气引起的测量误差，确保了实验数据的相对准确。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中1-金属筒，2-带电源线的光源灯，3-三角架，4-锥形瓶，5-玻璃导管，6-球形干燥管，7-注射器，8-铁架台。
具体实施方式
见图1，光照条件下过氧化氢分解百分比测定教学演示实验装置，本实用新型特征在于，包括：一个金属筒1，设在金属筒1内底部的带电源线的光源灯2，放在金属筒1内底部的三角架3，放置在三角架3上的锥形瓶4，设在位于锥形瓶4上方的玻璃导管5，该玻璃导管5与球形干燥管6连接，球形干燥管6又与注射器7连接，注射器7采用铁架台8支撑。
实验过程中需要注意的几个事项：
1.过氧化氢溶液的量不宜过多，以免生成的氧气体积超过注射器容积造成测量不准。
2.确保实验装置中分解、干燥和量气这部分装置的气密性，以免漏气造成测量误差。
3.确保注射器活塞部分移动性较好，以便装置内外压强最终相等，保证测量的准确。
4.注射器刻度读数应为活塞不再移动时对应的数值，确保测量的准确。