次氯酸分解演示器的設(shè)計(jì)與制作

文章編號(hào)：1005－6629(2007)12－0011－03中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

氯水受光照分解的實(shí)驗(yàn)（如圖1所示）是一個(gè)典型的傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，但卻存在著一些不可回避的問題，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

一是氯水的分解速度慢；二是受天氣影響大；三是氯水較長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，氯水中的氯氣容易外逸，不僅降低了氯水濃度，還污染了環(huán)境。

針對(duì)“氯水受光照分解的實(shí)驗(yàn)”存在的這些問題，我們進(jìn)行了認(rèn)真地分析和研究，并找出了解決問題的關(guān)鍵。由于陽光中真正對(duì)次氯酸分解起決定作用的是其中的紫外線。然而，照射在地面上的太陽光的紫外線又是非常微弱的，如果遇到陰雨天氣，紫外線強(qiáng)度就更弱了。為此，我們利用紫外燈管、有機(jī)玻璃管、橡膠塞等設(shè)計(jì)制作了次氯酸分解演示器，利用該裝置內(nèi)紫外線燈管發(fā)出較強(qiáng)的紫外線直接照射氯水中的次氯酸，則可使上述問題迎刃而解。

1 實(shí)驗(yàn)用品

8W紫外線燈管（外徑2cm、長(zhǎng)28cm）1根，普通鎮(zhèn)流器1個(gè)，燈管座2個(gè)，啟輝器1個(gè)，啟輝器座1個(gè)，有機(jī)玻璃管（外徑為6.5cm，內(nèi)徑為5.5cm，長(zhǎng)為33.2cm）1根，大橡膠塞2個(gè)，漏斗1個(gè)，干燥管1支，直角管2個(gè)，三通管1個(gè)，松木條1根，酒精燈1盞，火柴1盒，導(dǎo)線，鈉玻璃板，木板，鐵釘，橡膠管，脫脂棉若干。

新制備氯水1000ml。

2 實(shí)驗(yàn)裝置

(1)實(shí)物攝像照片（如圖2所示）。

(2)紫外線燈電路圖（如圖3所示）

(3)實(shí)驗(yàn)裝置圖（如圖4所示）

3 實(shí)驗(yàn)儀器的制作與組裝

3.1 實(shí)驗(yàn)儀器的制作

⑴盛放氯水容器的制作

①用鋼鋸截取一根長(zhǎng)為33.2cm的有機(jī)玻璃管。

②用打孔器、圓木銼等將兩個(gè)大橡膠塞的中心位置分別打一個(gè)比紫外線燈管直徑略小的圓孔，然后，在橡膠塞的一側(cè)用打孔器打一個(gè)小孔（用來插入直角玻璃管）。

③在兩只大橡膠塞上的小孔分別插入直角玻璃管。

④分別將大橡膠塞的中間圓孔蘸上肥皂水后，先將紫外線燈管的一端慢慢插入橡膠塞的圓孔內(nèi)，然后，將帶有紫外燈管的大橡膠塞塞緊在有機(jī)玻璃管的一端上（如圖5所示）；在紫外線燈管的另一端同樣塞上大橡膠塞，然后塞緊在有機(jī)玻璃管的另一端（如圖6所示）。

⑵木箱架的制作*

①將厚為1.3cm的木板用鋸分別鋸成規(guī)格為（10.7cm×52.5cm）的木板一塊、規(guī)格為（16.5cm×50.0cm） 兩塊、規(guī)格為（10.7cm×19cm）兩塊。

②將規(guī)格為（16.5cm×50.0cm）的兩塊木板的一側(cè)用鋸分別鋸出一條溝（溝的深度為0.4cm，寬度比鈉玻璃的厚度大）。

③取一塊規(guī)格為（10.7cm×

19cm）的木塊，用沖擊鉆在其

上方打直徑為2.5cm的三個(gè)圓孔，并使三個(gè)孔的中心連線成三角形狀（如圖7所示）。

④用鐵釘將上述5塊木板釘制成一個(gè)無底的梯形體，這樣木箱架就制作成功了（如圖8所示）。

3.2 實(shí)驗(yàn)儀器的組裝

⑴在木箱支架內(nèi)裝上燈管座、啟輝器座，在木箱支架外一側(cè)或后側(cè)裝上鎮(zhèn)流器，按照紫外線燈電路圖用導(dǎo)線連接起來后，將盛放氯水容器的紫外線燈插棒插入燈管座內(nèi)；在啟輝器座內(nèi)插入啟輝器后，接通電源，檢查燈管是否發(fā)光。

⑵當(dāng)紫外線燈管發(fā)光正常后，用橡膠管將木箱支架上方的干燥管、漏斗、三通管連接好，三通管外面的橡膠管用彈簧夾夾住。

⑶從漏斗上方向盛放氯水的容器內(nèi)注入新制備的濃氯水至干燥管的球狀部分。

⑷檢查盛放氯水的容器內(nèi)是否有空氣泡，若有空氣泡慢慢搖動(dòng)整個(gè)裝置，使空氣泡從干燥管內(nèi)趕出，然后在干燥管的管口處塞上脫脂棉團(tuán)。

⑸在木板溝內(nèi)插上鈉玻璃擋板(17.5cm×52.5cm)。這樣次氯酸分解器就制作成功了（如圖4所示）。

4 實(shí)驗(yàn)方法及其現(xiàn)象

(1)將儀器、用品裝好后，接通電源，紫外線燈管發(fā)光后，立刻可以非常清晰地觀察到有大量小氣泡迅速產(chǎn)生，并不斷向上移動(dòng)。當(dāng)通電20——30分鐘后可看到液面上方聚集大量氣泡（約為3ml）。

(2)關(guān)閉電源，輕輕搖動(dòng)整個(gè)儀器，使氣泡趕入干燥管內(nèi)（由于液體壓力較小，氣泡在橡膠塞及有機(jī)玻璃管內(nèi)壁上附著力較大，氣泡很難自行進(jìn)入干燥管內(nèi)），由于氧氣的密度大于空氣的密度，故空氣在上方，氧氣在下方。

(3)在酒精燈火焰上點(diǎn)燃松木條，使其帶上明顯的火星后，迅速取下干燥管管口上的脫脂棉，立即將帶火星的木條伸進(jìn)干燥管內(nèi)，可觀察到火星變亮，由此說明用紫外線燈管照射氯水時(shí)，氯水內(nèi)的次氯酸可以迅速分解產(chǎn)生氧氣。

(4)用鼓氣球?qū)⒐軆?nèi)的二氧化碳吹出，用脫脂棉重新堵住干燥管的管口，繼續(xù)通電20—30分鐘，還可檢驗(yàn)。用同樣的方法可以反復(fù)檢驗(yàn)多次氧氣。

(5)檢驗(yàn)完畢后，打開彈簧夾，將容器內(nèi)的液體放入事先準(zhǔn)備好的另一個(gè)容器內(nèi)等待處理。

5 實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)及其注意事項(xiàng)

5.1實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)

⑴該實(shí)驗(yàn)裝置取材容易，便于操作，次氯酸分解速度快，整個(gè)實(shí)驗(yàn)在課堂內(nèi)就可完成，提高了課堂教學(xué)效率。

⑵該實(shí)驗(yàn)裝置彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的不足，不受時(shí)間及天氣的影響，隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行。

⑶使用該實(shí)驗(yàn)裝置做實(shí)驗(yàn)時(shí)，重復(fù)性好，裝入一次氯水可做多班演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生課外活動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

⑷由于氯水在空氣中暴露少，減慢了氯氣的逸出速度，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

⑸該實(shí)驗(yàn)裝置若長(zhǎng)期保存在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，可以一勞永逸，長(zhǎng)期使用。

5.2 注意事項(xiàng)

⑴橡膠塞要塞緊，橡膠管要接實(shí)，以防漏液造成短路，影響實(shí)驗(yàn)和人身安全。

⑵加氯水時(shí)要小心，防止濺到鎮(zhèn)流器、啟輝器、燈管座電子元件上，發(fā)生短路，造成危險(xiǎn)。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”