五、改進反思
1.選用的一次性注射器價廉易得,且屬於透明塑料製品,不易損壞。實驗藥品用量小,節約實驗經費。
2.裝置中設計了兩個氣室,如果第一氣室中的固體藥品反應變小漏落到第二氣室,下麵有玻璃纖維,仍然起到了隔離作用。
3.凡固體與液體反應時,不需加熱就能產生氣體,都可以用這套裝置製取。
4.裝置簡單,操作方便,每個學生可以自己組裝一套,能培養學生勤於動手、善於創新的能力。
5.該裝置在用品組裝、實驗操作、實驗現象、實驗結果及實驗耗時等方麵都優於啟普發生器,裝置設計成雙層氣室,不但新穎,而且安全可靠,最適應貧困地區中學進行化學實驗教學。
五、擴展探究
用該裝置作為氣體發生器做所列實驗,並做記錄。
改進二水電解器的改進設計
一、背景知識
在驗證水的組成時常用到一種專用儀器,即霍夫曼(霍夫曼Hofmann,AugustWilhelmvon德國化學家)設計出的水電解器,也稱霍夫曼水電解器或標準水電解器。它是一種由氫氣集氣管、氧氣集氣管、進水管、連通管、正電極、負電極、電極塞、塞子構成的,其特征在於連通管做成三通管,兩邊與兩集氣管相連,中間處為進水孔並與球形漏鬥相接,底部設有2個分別與氫氣集氣管和氧氣集氣管同圓心的電極孔。漏鬥、氫氣集氣管、氧氣集氣管通過三通管連成一體的連通室;正電極做成彈簧狀正電極;負電極做成彈簧狀負電極;氫氣集氣管上端設有裝上保險開關的保險塞。
二、設計思路
由於常用的標準水電解器屬玻璃儀器,在實驗中易損壞,而且該儀器體積較大,電解時間較長(一般在負極上產生4~5mL氫氣需要10分鍾時間),市場價錢也較貴(市場價每台90元左右)。因而好多學校在該實驗的實際操作中,常常采用簡易水電解器(一個水槽,兩個試管),但簡易水電解器電解出的氫氣與氧氣的體積無法讀準,兩種氣體驗證時操作難度大,不能達到教學目標要求的實驗效果。如果能設計出一套操作方便,實驗現象明顯,節省實驗經費開支的簡易微型裝置,即可解決原儀器的不足之處。
三、培訓目標
通過設計與操作活動,一是能使參與者能了解水電解器電解水的原理,會驗證電解水得到的兩種氣體的方法。二是能使參與者掌握簡易微型水電解器的設計與製作過程,並掌握實驗操作過程。三是能使參與者能在困難條件下善於解決一些學習和工作中的實際問題,培養動腦、動手能力。
四、操作過程
1.用品準備
2.製作過程
(1)將5cm的一次性中性筆管正中打一小孔,把3cm的一次性中性筆管嵌入約2mm深,用萬能膠黏合在一起即為三通管。
(2)把20mL的兩支注射器在刻度線下分別打一直徑與中性筆管相同的孔,把兩注射器通過新製的三通管連接起來,並用萬能膠黏合,使注射器的刻度線向前,即為電解室。
(3)將小膠塞打孔安裝電極。
(4)將50mL注射器通過一次性輸液管與三通邊起來,即成電解器。
3.裝置造型
4.實踐操作
(1)取下封氣套,把電解液通過50mL注射器注入兩邊的電解室,待電解室充滿電解液,且無氣泡時重新套好封氣套。然後用包皮細銅導線把電解器的兩極分別與穩壓電源上的正負極相連接。
(2)打開電源開關後,觀察不同電壓、不同濃度電解液電解時兩邊電解室內電極上氣泡產生的速度,記錄2~4分鍾內電解釋放出氫氣和氧氣的體積。
(3)待負極室氣體集到5mL時關閉電源,用帶火星的木條和燃著的木條分別檢驗負極和正極上產生的氣體。
五、設計反思
1.電壓、電解液、電極的選擇:該裝置從節電、氣體產生的速度、氫氣和氧氣的體積比等方麵考慮,選擇12V直流電壓,10%的氫氧化鈉電解液,醫用不鏽鋼注射針頭做電極,效果比較滿意。
2.主要優點:該裝置的部件幾乎全是塑料製品,取材廣泛,不易損壞,節省實驗經費。
3.實驗前一定要檢查電解室的氣密性,注入電解液後一定要排盡三通管中的氣泡,驗證氫氣時,收集的氫氣不能少於5mL,操作要迅速。
六、擴展探究
1.利用上述裝置做如下實驗,完成空白項目。
2.得出的結論: