用塑料注射器制作高精度水電解器

文章編號(hào)：1005－6629(2007)09－0012－02中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

用自制的教具改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，是我們學(xué)校推行課程改革的措施之一。初三化學(xué)第三章第二節(jié)《水的組成》(P47)通電分解水是一個(gè)不能不做的重要實(shí)驗(yàn)。因?yàn)樗蓺洹⒀鮾煞N元素組成，其化學(xué)式H2O就是通過(guò)電解水生成氫氣和氧氣的體積比為2:1這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果而得到的。而課本上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，反應(yīng)生成的氣體體積數(shù)是估讀，不精確，說(shuō)服力不強(qiáng)，盛水的容器太大浪費(fèi)試劑(NaOH)；試管難固定不便操作。為此，筆者設(shè)計(jì)了一種用塑料注射器制作的高精度水電解器，并且指導(dǎo)高一宏志班學(xué)生制作了一批，已陸續(xù)贈(zèng)送給全縣59所初中使用。現(xiàn)予介紹：

1所需材料

20ml塑料針管1支、5ml塑料針管2支、廢儀器底座(約85×150mm)1個(gè)、φ4mm×6mm×60mm乳膠管2根、細(xì)螺桿配螺母6個(gè)、接線柱螺桿配黑紅帽各1個(gè)、2號(hào)針頭(扎套圓橡膠塊)2個(gè)、500W電爐絲和中性筆芯管若干。

2儀器構(gòu)造(見(jiàn)圖示)

3制作方法

(1)打孔。①給三支針管的兩翼居中處對(duì)稱地鉆一小孔。②給20ml針管的無(wú)刻度一面距口部20mm處等高并排鉆2個(gè)φ5.5圓孔、給5ml針管相同位置處鉆1個(gè)φ5.5圓孔。③在底座橫向中線中點(diǎn)處鉆一個(gè)φ20的圓孔(大于粗針管內(nèi)徑而小于外徑)、在中線兩端適當(dāng)位置處各鉆一個(gè)φ13圓孔(大于細(xì)管內(nèi)徑而小于外徑)，④給三個(gè)大孔的橫向兩側(cè)適當(dāng)位置處各鉆一個(gè)小孔。

(2)組裝。①用6枚細(xì)螺桿與配套螺母，細(xì)心地將粗針管固定在底板中心的φ20圓孔上，兩細(xì)針管固定在兩個(gè)φ13圓孔上，孔徑對(duì)端，活塞取置應(yīng)無(wú)礙。②給長(zhǎng)約60mm的兩段φ4×6乳膠管兩端分別插入5～8mm中性筆芯管，再將其兩端分別插入小、大、小三支針管下部的φ5.5圓孔中，使三支并排豎立的針管下部連接形成連通器。③給兩細(xì)針管套上2號(hào)針頭，針頭用膠皮小圓墊扎封使其不漏氣(小圓墊是用打孔器從2～4mm廢膠墊上鉆取、或用鉛筆的圓橡膠擦)。④用500W電爐絲作電極，剪一段一頭捋直另一頭螺距拉到2～3mm且只留5圈左右，由上而下將直端扎進(jìn)小針管的橡膠活塞中部，調(diào)整兩螺旋狀電極等高且基本豎直后將活塞塞堵兩小針管下端口部，外露的電極分別纏在兩接線柱底部，擰緊螺母，再給兩接線柱上端套上紅、黑兩柱帽，以標(biāo)示出陽(yáng)、陰極接線柱。

4實(shí)驗(yàn)操作方法

(1)取掉兩儲(chǔ)氣管上的兩個(gè)針頭上的圓橡膠封氣塊，用另外的注射器吸5～10% NaOH溶液從大容器嘴注入其中，使兩儲(chǔ)氣管液面正好到安針嘴內(nèi)孔根部，再微傾儀器，在左右兩針尖處扎套圓橡膠塊封閉，并使液面高低不變化為宜。

(2)用導(dǎo)線將電源正、負(fù)極分別與儀器陽(yáng)、陰級(jí)連接，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，用直流電6-9V開(kāi)始電解水。這時(shí)陽(yáng)、陰兩電極均有氣泡產(chǎn)生，電壓高低決定產(chǎn)生氣泡的快慢程度。待3分鐘左右陽(yáng)極儲(chǔ)氣管內(nèi)氣體達(dá)2ml時(shí)切斷電源，陰極儲(chǔ)氣管內(nèi)氣體正好是4ml。

(3)檢驗(yàn)時(shí)用力壓下(或取下)針頭上扎的圓橡膠塊，氣體即溢出，氧氣會(huì)使火柴梗余燼復(fù)燃，而氫氣可以直接在針頭處點(diǎn)燃或收集到倒立的試管后用爆鳴法檢驗(yàn)。

(4)電解水后生成兩種氣體原理講解(略)。

(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后取掉兩個(gè)針頭，顛倒儀器倒出內(nèi)部的電解液，再倒過(guò)來(lái)注入清水，振蕩涮洗多次儀器內(nèi)壁。然后取下兩活塞，置通風(fēng)處涼干內(nèi)外水跡后重新塞上插有電極的活塞，以防電極生銹。

5儀器及實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)

(1)設(shè)計(jì)新穎科學(xué)，制作簡(jiǎn)單容易，適宜學(xué)生自制。

(2)塑料針筒價(jià)廉，實(shí)驗(yàn)成本極低，符合節(jié)約原則，適宜貧困地區(qū)學(xué)校師生大量制作并使用。

(3)手不接觸電解液，屬安全、環(huán)保性實(shí)驗(yàn)。

(4)注射器體積刻度準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)后氫2氧1結(jié)果清楚，實(shí)驗(yàn)精度高；學(xué)生一目了然，印象深刻，教學(xué)效果好。

(5)用自制教具改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生興趣濃厚，對(duì)培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維意識(shí)極有益處。