验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种实验装置，尤其是验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置。
【背景技术】
[0002]目前，铝作阳极电解氢氧化钠溶液的实验，大多数人认为铝是活性电极，铝作阳极会被氧化迅速溶解消失，而本实验结果证明了铝可做阳极且不会迅速溶解消失。实验过程中需要对气体收集和检验，然而电解后生成的气体不容易收集，而且肉眼难以判断生成气体的成分和气体体积的大小。为了解决这些问题，本实用新型构思了验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置，主要是克服大多数人误认为铝作阳极会被氧化迅速溶解消失与实验气体难以收集和检验的缺点。
[0004]本实用新型采用如下技术方案:
[0005]验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置，包括装满有氢氧化钠溶液的U形管和一直流电源，上述U形管的两个瓶口分别装配有带有双孔塞的瓶塞和长颈漏斗，上述长颈漏斗和上述直流电源的导线均贯穿瓶塞地设置，该长颈漏斗的下端延伸至氢氧化钠溶液中；该U形管两个瓶口分别设有浸入氢氧化钠溶液的铝片和碳棒，该铝片与直流电源正极连接，该碳棒与直流电源负极连接；该U形管的两个瓶口侧壁均设有一带止水夹的支管，铝片一侧的支管贯穿装有水的带双孔塞的集气瓶的瓶塞并延伸至水的上方，一导气管一端插入上述集气瓶的瓶塞并延伸至水中，导气管的另一端插入第一烧杯；碳棒一侧的支管插入装有洗涤剂的第二烧杯。
[0006]更进一步地:
[0007]上述直流电源配设有一开关。
[0008]由上述对本实用新型结构的描述可知，和现有技术相比，本实用新型具有如下优占.V.
[0009](I)本实用新型以铝为阳极、石墨为阴极，电解氢氧化钠溶液；先通直流电源，在将铝电极与氢氧化钠溶液接触，打破了多数人认为铝作阳极会迅速被溶解消失的观点；
[0010](2)本实用新型的装置能直观明了地观察反应现象，阴极和阳极均有气体产生，通过观察长颈漏斗内的液面的高度，从而判断出阴极产物气体的体积大约为阳极产物气体的体积的两倍；通过检验可以判断出阳极产生的气体为氧气，阴极产生的气体是氢气。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的实验装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面参照【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0013]I实验原理
[0014]本实验以铝片为阳极、石墨为阴极，电解氢氧化钠溶液。如果铝电极作为活性电极被氧化，铝片12会逐渐溶解，肉眼即可观察出来；如果铝电极未被氧化，只能是溶液中的OH_被氧化，阳极上的产物应该为氧气。阴极上只能是水中的H+被还原，生成氢气。因此，必须收集到气体并对其进行检验。对于氧气的检验，用带火星的木条靠近观察是否复燃。对于氢气的检验，可以将气体通入洗涤剂中，然后点燃产生的泡沫。为了观察到明显现象，必须收集一定量的气体，所用的药品仪器均需达到一定规格。
[0015]2药品仪器
[0016]2.1药品:销片12 (长10cm、宽8cm),碳棒13 (长10cm、直径1.5cm)，氢氧化钠溶液(浓度20%左右)，洗涤剂，水。
[0017]2.2仪器:U形管11 (单边高20 cm、直径5cm、带双孔塞、左右两侧均有支管19)、长颈漏斗14、第一烧杯161、第二烧杯162、集气瓶15 (带双孔塞)、止水夹17、直流电源21。
[0018]2.3安装仪器和添加药品:参照图1，验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置，包括装满有氢氧化钠溶液的U形管11和一直流电源21，上述U形管11的两个瓶口分别装配有带有双孔塞的瓶塞18和长颈漏斗14，上述长颈漏斗14和上述直流电源的导线均贯穿瓶塞18地设置，该长颈漏斗14的下端延伸至氢氧化钠溶液中；该U形管11两个瓶口分别设有浸入氢氧化钠溶液的铝片12和碳棒13，该铝片12与直流电源21正极连接，该碳棒13与直流电源21负极连接；该U形管11的两个瓶口侧壁均设有一带止水夹17的支管19，铝片12 —侧的支管19贯穿装有水的带双孔塞的集气瓶15的瓶塞18并延伸至水的上方，一导气管23 —端插入上述集气瓶15的瓶塞18并延伸至水中，导气管23的另一端插入第一烧杯161 ;碳棒13 —侧的支管19插入装有洗涤剂的第二烧杯162。上述直流电源21配设有一开关22。
[0019]3实验步骤(参照图1)
[0020]3.1电极的处理:阳极材料铝片12面积较大，为了能够进入U形管11，应进行适当弯曲，进入双孔橡皮塞的铝片12应拧成铝条。阴极材料石墨电极可以中空处理，增大其与溶液的接触面积。
[0021]3.2安装仪器和添加药品步骤:按图1安装好U形管11、第一烧杯161、第二烧杯162、集气瓶15、止水夹17、直流电源21后，用止水夹17夹住U形管17左右两侧的支管19，再往U形管11中加满20%的氢氧化钠溶液，将碳棒13连接直流电源21负极后插入U形管11中，并用玻璃胶进行密封。
[0022]3.3开始电解:将铝电极连接在直流电源21正极，然后打开直流电源21开关，将电压调到16V，接着迅速将铝电极插入U形管11中，并用玻璃胶进行密封。由于铝一接触到氢氧化钠溶液立即产生氢气，会干扰电解后可能的气体产物检验，并可能导致混合气体出现安全事故，此步骤必须先打开直流电源21开关，才可以将铝电极与氢氧化钠溶液接触。
[0023]4实验现象(参照图1)
[0024]电解开始后，阳极上铝片12表面立刻产生大量气体，这些气体将溶液迅速压入长颈漏斗14中。阴极的碳棒13表面产生的气体更多、速率更快，也将溶液压入长颈漏斗14。一段时间后，可以观察到阴极上的气体体积大约为阳极上气体体积的两倍。
[0025]5产物的检验(参照图1)
[0026]5.1阳极产物的检验:打开阳极支管19的止水夹17，将气体收集到集气瓶15中，用带火星的木条靠近，木条复燃。证明该气体为氧气。电解一段时间后，将铝电极取出，观察到铝片12表面有灰黑色物质附着，且极易被滤纸擦去，擦去灰黑色物质后铝片12露出光亮的银白色，说明铝片12并没有溶解掉。
[0027]对于该灰黑色物质的检验，本实验用滤纸擦去该物质后，将滤纸放在烧杯中，并加水溶解、搅拌，然后往溶液中滴入几滴洗涤剂，再滴加稀硫酸，观察到该灰黑色物质可以溶解在稀硫酸中，但并没有大量气泡产生，用燃烧着的木条靠近因搅拌产生的气泡，无明显现象，说明无氢气生成，该灰黑色物质不是铝粉。一段时间后，溶液中的灰色褪去，只剩溶解了纸张的白色浑浊液体。综合以上现象，该灰黑色物质应为氧化铝粉末。
[0028]5.2阴极产物的检验:阳极气体检验后，用止水夹17夹住阳极支管19，一段时间后，再打开阴极支管19的止水夹17，将阴极气体通入洗涤剂中，此时立刻产生大量气泡。用燃烧着的木条靠近气泡，可以观察到气泡燃烧起来并有沉闷的爆鸣声。通过以上现象可以判断阴极产生的气体是氢气。
[0029]6实验结论
[0030]通过以上验证，可以判断铝作阳极电解氢氧化钠溶液时，阳极产物为氧气，阴极产物为氢气，且氢气的体积大约为氧气体积的两倍。即在该实验条件下，铝作阳极电解氢氧化钠溶液的实质是电解水。由于在铝的表面有氧气产生，部分氧气将铝氧化为氧化铝，使本属于可溶性电极金属铝成为不可溶性阳极一一铝-氧化铝电极。
[0031]上述仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。
【主权项】
1.验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置，包括装满有氢氧化钠溶液的U形管和一直流电源，其特征在于:所述U形管的两个瓶口分别装配有带有双孔塞的瓶塞和长颈漏斗，所述长颈漏斗和所述直流电源的导线均贯穿瓶塞地设置，该长颈漏斗的下端延伸至氢氧化钠溶液中；该U形管两个瓶口分别设有浸入氢氧化钠溶液的铝片和碳棒，该铝片与直流电源正极连接，该碳棒与直流电源负极连接；该U形管的两个瓶口侧壁均设有一带止水夹的支管，铝片一侧的支管贯穿装有水的带双孔塞的集气瓶的瓶塞并延伸至水的上方，一导气管一端插入所述集气瓶的瓶塞并延伸至水中，导气管的另一端插入第一烧杯；碳棒一侧的支管插入装有洗涤剂的第二烧杯。
2.如权利要求1所述的验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置，其特征在于:所述直流电源配设有一开关。
【专利摘要】本实用新型涉及验证铝作阳极电解氢氧化钠溶液产物的实验装置，包括装满有氢氧化钠溶液的U形管和一直流电源，所述U形管的两个瓶口分别装配有带有双孔塞的瓶塞和长颈漏斗，所述长颈漏斗和所述直流电源的导线均贯穿瓶塞地设置，该长颈漏斗的下端延伸至氢氧化钠溶液中；该U形管两个瓶口分别设有浸入氢氧化钠溶液的铝片和碳棒，该铝片与直流电源正极连接，该碳棒与直流电源负极连接。本实用新型铝作阳极电解氢氧化钠溶液时，阳极产物为氧气，阴极产物为氢气，且氢气的体积大约为氧气体积的两倍。
【IPC分类】G09B23-24
【公开号】CN204423784
【申请号】CN201520137315
【发明人】叶永谦
【申请人】叶永谦
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月11日