的底部还设有导管二 25，该导管二25上设有活塞开关五251，优选地，该导管二25的末端伸入至上述烧杯二32内，但不与氢氧化钠溶液接触。
[0023]上述密封塞优选橡皮塞；上述饱和食盐水采用热的饱和食盐水，具体温度为30?50°C;上述电源采用直流电源，电压控制在8?16V。
[0024]以下参照图1和图2说明本发明具体的实验步骤及现象 I.I热的饱和食盐水的配制
热的饱和食盐水是本实验使用的唯一试剂，将足量氯化钠溶解在热水中便可得到。使用热的溶液基于两个原因，一是热的溶液可加快溶解速率、提高浓度;更重要的是，溶液温度越高，氯气在其中的溶解度越小。热的饱和氯化钠溶液有利于较快收集到氯气，节约演示时间，提尚课堂效率。
[0025]1.2饱和食盐水的注入
热的饱和食盐水在注入时要注意控制体积，避免因注入的溶液过多，在橡皮塞塞入时有部分液体进入活塞开关一、二 (241、2111)所在的导管，导致在排出氢气、氯气时受到液体的堵塞无法顺利排出。因此，要先进行试探，找到橡皮塞塞紧时应注入溶液的液面高度并作记号。正式注入溶液时，先关闭活塞开关三、四(161、171 )，注入热地饱和氯化钠溶液至事先标注的高度，再将橡皮塞分别塞紧，保证溶液既充满U型管11，又不会排入导管中。
[0026]1.3饱和食盐水的电解
按图1装配好仪器后，合成炉模拟单元中杯形容器22不装水，管口密封的三角漏斗23先不扣上。本实施例电源12的右侧为正极，左侧为负极，接通直流电源，电压控制为16V，开始电解。实验室学生电源直流电输出电压最高为16V，使用该电压进行电解可以尽量缩短演示时间。电解一段时间后，U型管11左管收集到大量氢气，右管收集到的氯气较少，产生的气体将溶液压入三角漏斗15中。
[0027]1.4氢气的验纯收集到大量氢气后，在合成炉模拟单元燃烧器21的外管212上扣上一个干燥的试管，打开活塞开关一241，使一定量的氢气进入试管中。取下试管，管口朝下，靠近酒精灯火焰，有尖锐的爆鸣声，说明所收集氢气不纯，原因在于导管中有空气存在。重复以上步骤，直到听到沉闷的“扑”声，说明合成炉模拟单元中的氢气已经纯净，为接下来的安全燃烧做好准备。
[0028]氢气要能顺畅燃烧，外管212就不能有液体堵塞。杯形容器22中不能先装蒸馏水，就是为了防止在氢气验纯时在取下外管的试管时会将液体带入燃烧管内。若因实验前注入饱和食盐水液面控制不当导致部分液体随着氢气进入外管，可先关闭活塞开关一 241，打开活塞开关五251，使外管212中液体流入装有氢氧化钠溶液的烧杯二32中。此时要求活塞开关五251连接的导管不可插入氢氧化钠溶液中，否则外管中液体无法排出。液体流出后，关闭活塞开关五251，再次进行验纯，防止有空气进入外管导致氢气不纯。
[0029]1.5氢气氯气的燃烧
往杯形容器22中注入蒸馏水至杯口 Icm处，往其中放一片pH试纸。打开活塞开关一241，控制氢气流速，形成平稳气流，点燃氢气，氢气在外管212 口安静的燃烧，由于玻璃中钠元素焰色的干扰，火焰呈黄色。再打开活塞开关二 2111，氯气进入内管211，到达内管211管口瞬间，出现氢气与氧气在外管口燃烧、氢气与氯气在内管口燃烧的美丽画面。当氯气持续与氢气接触后，燃烧只在内管口进行，火焰呈苍白色。
[0030]1.6盐酸的生成和检验
在燃烧着的火焰上方罩上倒扣的管口密封的干燥三角漏斗23，氢气氯气继续燃烧，有大量白雾出现，三角漏斗23壁上有小液滴附着，放在蒸馏水中的pH试纸变红，与燃烧前形成明显对比，说明反应有氯化氢气体生成且有部分溶解于水中形成盐酸。
[0031]1.7尾气的处理
燃烧一段时间后，由于氢气或者氯气中一种气体已经耗尽，燃烧结束，关闭活塞开关一、二(241、2111)。如果是氢气有剩余，则打开活塞开关三161，将氢气排入肥阜水中形成气泡，点燃除去，防止出现安全事故;如果是氯气剩余，则打开活塞开关四171，将氯气排入氢氧化钠溶液中吸收，防止污染空气。
[0032]上述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
【主权项】
1.一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:包括电解单元、合成炉模拟单元以及尾气处理单元，其中，所述电解单元包括U型管、电源、石墨碳棒以及密封塞，U型管内装满饱和食盐水，U型管的两端分别设一个所述密封塞，该U型管两端还分别设有一穿过密封塞与饱和食盐水接触的所述石墨碳棒，两个石墨碳棒分别与电源的正极、负极对应连接，连接电源正极的石墨碳棒周边产生氯气，连接电源负极的石墨碳棒周边产生氢气;所述合成炉模拟单元包括燃烧管、杯形容器以及管口密封的三角漏斗，所述燃烧管包括内管及外管，外管中下部通过导管一与U型管产生氢气的一端相通连接，该导管一上设有活塞开关一，内管下端插设于U型管产生氯气的一端，内管下端部设有活塞开关二，内管上端口位于外管上端口内部，所述杯形容器设于外管中上部外侧壁上，该杯形容器中装有蒸馏水，管口密封的三角漏斗倒扣在所述杯形容器上并将所述外管管口罩住。2.如权利要求1所述的一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:所述U型管产生氢气的一端还插有一三角漏斗，用于暂存被氯气及氢气压出的溶液。3.如权利要求1所述的一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:所述尾气处理单元包括装有肥皂水的烧杯一和装有氢氧化钠溶液的烧杯二，其中，U型管产生氢气的一端通过支管一伸入至所述烧杯一的肥皂水内，该支管一上设有活塞开关三，U型管产生氯气的一端通过支管二伸入至所述烧杯二的氢氧化钠溶液内，该支管二上设有活塞开关四。4.如权利要求3所述的一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:所述外管的底部还设有导管二，该导管二上设有活塞开关五。5.如权利要求4所述的一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:所述导管二的末端伸入所述烧杯二内，不与氢氧化钠溶液接触。6.如权利要求1所述的一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:所述密封塞为橡皮塞。7.如权利要求1所述的一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:所述饱和食盐水的温度为30?50°C。8.如权利要求1所述的一套工业制备盐酸的演示装置，其特征在于:所述电源采用直流电源，电压控制在8?16V。
【专利摘要】一套工业制备盐酸的演示装置，包括电解单元、合成炉模拟单元及尾气处理单元，电解单元包括U型管、电源、石墨碳棒及密封塞；合成炉模拟单元包括燃烧管、杯形容器及管口密封的三角漏斗，燃烧管包括内管及外管，外管中下部通过导管一与U型管产生氢气的一端相通连接，该导管一上设有活塞开关一，内管下端插设于U型管产生氯气的一端，内管下端部设有活塞开关二，内管上端口位于外管上端口内部，杯形容器设于外管中上部外侧壁，且装有蒸馏水，管口密封的三角漏斗倒扣在杯形容器上并将外管管口罩住。本发明演示装置，可形象生动地为学生演示工业盐酸制备过程，并可演示氯碱工业电解饱和食盐水的过程及对产物进行验证，加深了学生对于氯碱工业的理解。
【IPC分类】G09B23/24
【公开号】CN105654826
【申请号】
【发明人】叶永谦
【申请人】叶永谦
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月24日