双管注射的泡体槽式水电解装置的制作方法

本实用新型属于水电解实验装置技术领域，涉及一种双管注射的泡体槽式水电解装置。

背景技术：

电解水的实验是现行初中化学课本中一个重要的启蒙实验，而实验室现有的常用水电解器是简易“霍夫曼电解器”，其不仅使用不方便，而且电解速度较慢，严重影响了实验及教学效果。此外，现有技术(申请号：201110343908.9，名称：一种大肚槽式水电解装置及其制备方法，公开日：2012.3.28)公开的水电解装置在实验时需要先在气体收集试管内装满NaOH溶液，再倒置于大肚灯泡状的玻璃容器内，操作难度较大，且在操作过程中气体收集试管内易进入空气而影响收集气体的纯度；另外，为了便于气体收集试管倒置于大肚灯泡状的玻璃容器中，大肚灯泡状的玻璃容器上端的开口较大，形状为圆形。由于开口较大，形状为圆形，实验中气体收集试管的固定不稳定，且容易倾斜，影响实验的演示效果；同时开口较大，提高了制作大肚灯泡状的玻璃容器的难度，增大了灯泡的破损率，降低了装置的使用寿命。因此，亟需一种操作方便，电解速度快，实验效果明显的水电解装置。

技术实现要素：

为了达到上述目的，本实用新型提供一种双管注射的泡体槽式水电解装置，结构简单，制作方便，成本低，解决了现有技术中水电解装置操作不便，电解速度慢，实验中气体收集试管容易倾斜，影响实验的演示效果，降低装置使用寿命的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种双管注射的泡体槽式水电解装置，包括泡体电解槽，泡体电解槽的尖端部放置于无色透明的广口瓶的瓶口内，泡体电解槽的顶部开设有限位孔，限位孔的中间呈矩形、两端为半圆形，泡体电解槽内设有U型电极，U型电极与限位孔两端的半圆形的圆心连线在同一竖直平面内，U型电极的两个支部分别为正电极和负电极，U型电极的正电极、负电极分别与限位孔对应端的半圆形的圆心在同一直线上；气体收集试管的底部开设有圆形的孔口，两个气体收集试管通过孔口分别套设于U型电极的正电极和负电极上，气体收集试管的上端伸出限位孔，气体收集试管的管壁弧度与限位孔两端的半圆形的弧度相匹配，气体收集试管内密封连接有活塞，活塞与活塞杆的一端连接，活塞杆的另一端从气体收集试管的上端口伸出；U型电极的正电极接红色的导线，U型电极的负电极接黑色的导线。

本实用新型的特征还在于，进一步的，所述水电解装置还包括气体点燃套管，气体点燃套管包括注射管和注射针头，注射管的一端设有注射针头，注射管的另一端套设于气体收集试管的底部。

进一步的，所述注射管的长度为2-3cm。

进一步的，所述注射针头的外径为0.8-1.1mm、内径为0.51-0.7mm。

进一步的，所述泡体电解槽的尖端部安装有灯头，U型电极的正电极与灯头的正接线柱连接，U型电极的负电极与灯头的负接线柱连接，灯头的正接线柱接红色的导线，灯头的负接线柱接黑色的导线，灯头放置于广口瓶的瓶口内。

进一步的，所述孔口的边缘光滑。

进一步的，所述孔口的直径为5-6mm。

进一步的，所述限位孔中间的矩形尺寸为长2cm×宽1.5cm，限位孔两端半圆形的直径为2cm。

本实用新型的有益效果是，本实用新型完成水的电解及电解产物的检验实验，具有以下优点：

(1)用气体收集试管取用NaOH溶液时，采用直接抽吸式，使取液的操作更简便、快捷；同时消除了因操作不慎，NaOH溶液可能触及到手指的弊病。

(2)泡体电解槽顶部开设的限位孔较小，且限位孔的中间呈矩形、两端为半圆形，限位孔两端的半圆形与U型电极共同支撑、固定气体收集试管，不需要额外的装置对气体收集试管进行固定，增强了气体收集试管的直立性，提高了演示的效果；同时减少了制作泡体电解槽时灯泡的破损率，提高泡体电解槽的使用寿命。

(3)收集到的氢气通过气体点燃套管点燃时，能看到火焰，使实验现象更直观，更明显。

总之，改进后的装置更完善和完美，无论在形体、操作、实验成本及教学功能上都不失为一种理想的实验教具。该装置操作方便，电解速度快，演示效果好；便于推广且绿色环保。适用于中学、中专及高师教材中有关水电解实验教学，尤其是条件较差的广大农村中学。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中气体点燃套管的结构示意图。

图中，1.泡体电解槽，2.U型电极，3.气体收集试管，4.限位孔，5.活塞，6.活塞杆，7.灯头，8.广口瓶，9.导线，10.孔口，11.气体点燃套管，12.注射管，13.注射针头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的结构，如图1所示，包括泡体电解槽1，泡体电解槽1的尖端部放置于无色透明的广口瓶8的瓶口内，试验时直接将广口瓶8摆放于试验台或讲台上，无须使用铁架台，操作简便易行；泡体电解槽1的顶部开设有限位孔4，限位孔4的中间呈矩形、两端为半圆形，矩形的尺寸为长2cm×宽1.5cm，半圆形的直径为2cm；泡体电解槽1内设有U型电极2，U型电极2与限位孔4的两端半圆形的圆心连线在同一竖直平面内，U型电极2的两个支部分别为正电极和负电极；气体收集试管3的底部开设有圆形的孔口10，两个气体收集试管3通过孔口10分别套设于U型电极2的正电极、负电极上，气体收集试管3的上端伸出限位孔4，气体收集试管3的管壁弧度与限位孔4两端的半圆形的弧度相匹配，限位孔4两端的半圆形与U型电极2共同支撑、固定气体收集试管3，不需要额外的装置对气体收集试管3进行固定；U型电极2的正电极、负电极分别与限位孔4对应端的半圆形的圆心在同一竖直线上，保证气体收集试管3竖直；气体收集试管3内密封连接有活塞5，活塞杆6的一端与活塞5连接，活塞杆6的另一端从气体收集试管3的上端口伸出，利用活塞5、活塞杆6直接抽吸NaOH溶液至气体收集试管3内，使得注入NaOH溶液的操作更简便快捷，提高试验效率，节约时间，同时消除了因操作不慎，碱液可能触及到手指的弊病；U型电极2的正电极接红色的导线9，U型电极2的负电极接黑色的导线9。

实验结束后，将气体点燃套管11套设于气体收集试管3的底部，如图2所示，气体点燃套管11包括注射管12和注射针头13，注射管12上设有注射针头13，注射管12套设于气体收集试管3的底部，在注射针头13处点燃收集体积较多的气体，能够看到气体燃烧火焰，判断该气体为氢气，使得实验现象更直观、更明显。

注射管12的长度为2-3cm，如果注射管12的长度太短，难以牢固地套设于气体收集试管3的底部；注射针头13采用中小号注射针头，中小号注射针头的外径为0.8-1.1mm、内径为0.51-0.7mm，能看到氢气燃烧的火焰，使实验现象更明显。

泡体电解槽1的尖端部安装有灯头7，U型电极2的正电极与灯头7的正接线柱连接，U型电极2的负电极与灯头7的负接线柱连接，灯头7的正接线柱接红色的导线9，灯头7的负接线柱接黑色的导线9，灯头7放置于广口瓶8的瓶口内；使用时，将灯头7安装到泡体电解槽1尖端部即可，便于保管。

孔口10的直径为5-6mm，孔口10的边缘光滑，保证在实验中能够将气体收集试管3顺利地套设于U型电极2的正电极和负电极，如果孔口10的直径太小，会影响电解速度，如果孔口10的直径太大，难以保证气体收集试管3竖直。

本实用新型实施例的使用方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，在无色透明的广口瓶8上竖直的卡接泡体电解槽1，向泡体电解槽1内注入约100ml质量浓度为5％的NaOH溶液(液面高于U型电极2)，与U型电极2的正电极连接的红色的导线9接学生电源的正极，与U型电极2的负电极连接的黑色的导线9接学生电源的负极，学生电源的电压调至6-8V，U型电极2的正、负电极上有大量的气泡冒出，约3-5分钟关闭学生电源；

步骤2，将两支气体收集试管3分别放入泡体电解槽1内的液面下，抽动活塞杆6，使得两支气体收集试管3抽吸满NaOH溶液(不留气泡)后，将两支气体收集试管3分别通过孔口10套在U型电极2的正、负电极上，重新打开学生电源，调节电压8-12V，能够看见两支气体收集试管3中均有大量的气体生成，其中一支气体收集试管3中的气柱高度始终是另一气体收集试管3中气柱高度的两倍，待气体多的气体收集试管3刚收满气体后关闭电源；

步骤3，将收满气体的气体收集试管3竖直地取出(孔口10垂直朝下)，移入事先盛有水的大烧杯中荡洗气体收集试管3底部的外壁，然后取出(管底竖直向下)，将注射管12套设于气体收集试管3的底部，慢慢推动活塞杆6，并将注射针头13放到酒精灯火焰上点燃，可看到气体燃烧的火焰，断定此气体收集试管3收集到的气体为氢气；

步骤4，慢慢推动另一气体收集试管3中的活塞杆6，将气体收集试管3内的NaOH溶液排出；然后采用上述同样的方法荡洗气体收集试管3底部的外壁，用手指堵住气体收集试管3底部的孔口10(管底竖直向上)，将带火星的细竹条从孔口10插入气体收集试管3中，可看到木条燃烧起来，断定此气体收集试管3收集到的气体为氧气。

若需要在不同班级做重复实验，从步骤2开始即可，不需要重新组装试验装置，省去步骤1的预电解，操作简便，提高试验效率，节约教学时间。

本实用新型由泡体电解槽1、带活塞杆6和活塞5的气体收集试管3、气体点燃套管11组成，其中，泡体电解槽1采用废弃的普通白炽电灯泡，容量不小于120ml，常用的40w灯泡即可，两根导线9采用黑、红不同的颜色，导线9的长度为25-40cm，气体收集试管3的长度为150mm，直径为15mm；活塞杆6和活塞5取自5ml的塑料注射器，气体点燃套管11取自10ml的塑料注射器；

工具：细铁丝，镊子，剪刀，大火酒精灯，细玻棒，钢锯条，超薄塑料薄膜(一次性超薄食品袋2个)，120#砂纸2张。

1、利用废弃的普通白炽电灯泡制作泡体电解槽1：

1)制造裂纹：取一只废弃的普通白炽电灯泡，将底部放在酒精灯火焰上烧热后，用蘸有冷水的细铁丝端头触及底部的正中央，即可在触点为中心、直径约1cm的区域产生许多裂纹。

2)画切割线：待灯泡冷却后，将灯泡插入一广口瓶中竖直放置。然后将事先做成的一块定型模板(为一条状有孔纸板，孔的中间呈长2cm×宽1.5cm的矩形，孔两头呈直径为2cm的半圆形)置于灯泡的正中央，两半圆形的圆心连线与灯泡内的两个电导丝端头的连线在一个竖直的平面内)，用钢笔笔尖沿着孔沿旋转画一圈，即得到限位孔4的切割线。

3)切割去底：选择离切割线较近的一个裂纹(即最突出的一个裂纹)，用延伸切割的方法，即将烧热的细玻棒棒头触及裂纹的前端，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切割线内的区域，敲掉切割线内的区域。

4)打磨、修理：用镊子或尖嘴钳将泡体内伞状的烧断的细钨丝及支撑钨丝的细金属丝夹掉，再将电导丝夹端正，并折成适当间距的“U”型，即U型电极2，然后用120#的砂纸将切割后的口沿轻轻打磨光滑，得到限位孔4。

5)固定导线：用焊锡将两根长25-40cm的红、黑导线分别固定于灯泡尖端的两个触点上，或直接将导线接到事先配套的灯头7的接线柱上(使用时，将灯头7安装到灯泡上即可，这样，更便于保管)；至此，即制成了一个完整的泡体电解槽1。

2、制作带活塞杆6和活塞5的气体收集试管3：

1)制作底部开孔的试管：

取2支长度为150mm、直径为15mm的小号试管，底部向下，分别竖直置于一张120#的砂纸上，砂纸平铺于实验台上，将试管来回用力打磨，直至将底部磨出一个直径4-5mm的小孔为止(约需一分钟时间)；然后将孔置于大火酒精灯或酒精喷灯火焰上熔光使其口沿圆厚光滑，即得到底部有孔口10(直径5-6mm)的气体收集试管3。

2)制作长柄活塞：

取四支5ml的塑料注射器，将活塞拔出，洗净、晾干。选取两个胶头完好的活塞，作为母体，进行改良。第一步，适当地增粗胶头。先从直径6mm、长度19mm的乳胶管上剪取一个带宽约5mm的橡皮圈，套到活塞侧面上，后用4～5层的超薄塑料薄膜包紧活塞胶头，并于其根部用细铜丝扎紧(薄膜的多余部分用剪刀剪去)，使得活塞胶头与气体收集试管3相匹配。第二步，延长活塞手柄。将另两支活塞的胶头取下，借助烧红的钢锯条，分别把塑料手柄粘接到前述的增粗胶头活塞的手柄上。最后，将长柄活塞安装于气体收集试管3内，即得带活塞杆6和活塞5的气体收集试管3。

3、制作气体点燃套管11：

取一支10mL的料注射器，拔出活塞。用小刀将塑料管从2mL的刻度线处齐整截断，留下前段，即注射管12，再配上一支中小号注射针头，即成为一支与气体收集试管3配套使用的气体点燃套管11。

泡体电解槽1完全利用废弃的灯泡制作，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；装置精巧、美观，对培养学生学习兴趣，提高学生创新意识很有帮助；若让学生尝试制作，可培养学生动手、探究及发明创造的能力；与实验室现用的J2606水电解器相比，该水电解装置装配简单，操作简便，形体美观，成本低廉，且电解速度极快，实验效果明显。如在8V-12V电压下，用质量浓度5％的NaOH溶液做电解液进行电解，若要收集到20mL氢气，仅需要4-2分钟；是同等条件下J2606水电解器所用时间的六分之一到五分之一。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。