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水電解實(shí)驗(yàn)儀器的操作
用一個(gè)大瓶子,截去瓶底,留瓶口一段約高8~10 cm。瓶口配一膠塞,由里向外塞緊。用鍍鉻曲別針伸直一段由塞子上扎出,在瓶塞露頭處聯(lián)接導(dǎo)線,做成電解槽 。
也可用普通玻璃杯(或燒杯)作電解槽。把硬導(dǎo)線跟鍍鉻曲別針用焊錫焊牢,導(dǎo)線用塑料管套起來(lái),管口可以用蠟或?yàn)r青封住。把做好的電極固定在一塊木板上,電極的硬導(dǎo)線可以架在玻璃杯(電解槽)的壁上,測(cè)氣管倒放在木板上。
用這樣的簡(jiǎn)易裝置做電解水的實(shí)驗(yàn),其結(jié)果常是氫氣和氧氣的體積比不是準(zhǔn)確的2∶1,一般總是氧氣的體積偏小,主要的原因可能是初生的氧沒(méi)成氧氣從電極上逸出之前就與電極發(fā)生了氧化反應(yīng)。為了避免電極被氧化,以選用鉑或金做電極較為理想。但在實(shí)驗(yàn)室中做這樣以定性為主的半定量實(shí)驗(yàn),選擇比較不易被氧化的材料做電極也就可以了。鍍鉻的材料可以用,其他如不銹鋼、廢電爐絲等也可以用。
由于在酸性介質(zhì)中陽(yáng)極更容易被氧化的緣故,建議用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%~15%的氫氧化鈉溶液做電解液。它的缺點(diǎn)是容易在測(cè)氣管的液面上產(chǎn)生泡沫,因此要求所用電解裝置要充分潔凈,氫氧化鈉要比較純凈,測(cè)氣管的直徑不要太細(xì)。
檢驗(yàn)氫氣時(shí),由于氫分子有很大的擴(kuò)散速率,即使管內(nèi)是純氫氣,點(diǎn)燃時(shí)也會(huì)發(fā)出輕微的“噗”的一聲。應(yīng)該告訴學(xué)生這個(gè)聲音與氫氣混有空氣時(shí)遇火由試管內(nèi)部發(fā)出來(lái)的較尖銳的爆鳴聲是有很明顯的區(qū)別的。應(yīng)該讓學(xué)生仔細(xì)觀察隨發(fā)聲的同時(shí),酒精燈火焰受爆炸氣浪而發(fā)生的擺動(dòng)程度也十分不同。
氫氣和空氣混合,氫氣爆炸極限的體積分?jǐn)?shù)是4.0%~74.2%,當(dāng)氫氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到60%以上時(shí),爆鳴后試管內(nèi)就會(huì)留有火焰(即此時(shí)的爆鳴實(shí)際上已經(jīng)表現(xiàn)為短時(shí)間的快速持續(xù)燃燒),因此,如果再用這支試管收集氫氣,應(yīng)該先用拇指把試管口堵一會(huì)兒,使氫焰熄滅后再繼續(xù)使用。