第11章 關於電化學的實驗操作和改進(1)(1 / 3)

電子流動方向指示器

電子流動方向指示器是利用電流流經導線產生的磁場,使導線一側的磁針發生一定方向的偏轉,讓學生根據物理學的知識,用右手定則判斷出電子從導線中流過的方向,從而認識原電池中電極上哪一極發生了氧化反應,哪一極發生還原反應。北京東城區教科研中心宮泳春老師介紹的做法是:

構造及製法簡介

儀器的外形:是硬紙做成直徑約15厘米的線圈架,上繞一層粗銅線約10圈,再繞細銅線約1000多圈,兩者構成一測電流一測電壓的線圈,用波段上開關,可接成串聯或並聯,6為兩個接線柱線圈架固定在底座上後外觀成Ω形,貼上金屬亮光紙,看起來就像一個金屬半園導體,兩端有兩個導線的接線座,學生可以從線圈中磁針2擺動的方向,判斷這一導體上電子流動的方向。是固定在磁針軸上的金屬鋁圓片,鋁圓片浸在塑料圓盒3中的潤滑油裏,利用鋁圓片在油中的阻尼作用使磁針的往複擺動減至最少,且又不影響磁針偏轉的靈敏度,利於即時觀察到指針偏轉角的大小,以判斷流經導體電流和電壓的大小。

示教用法

教學時一般和原電池並接配套使用,將原電池的鋅片和銅片分別用導線連在兩個接線座上,開關撥到電壓檔,即使裝置中的粗、線兩個線圈串聯,磁針會按一定方向偏轉,明確指出有電子從鋅片流出經導體流入銅片。如同時用鋅、鐵、銅三種金屬片插在稀硫酸中,用導線分別接其中的兩種金屬,從三種原電池的兩兩金屬組合中,鐵、鋅構成原電池鐵是正極,鐵、銅構成原電池,鐵是負極,這說明鋅比鐵容易失電子,鐵比銅容易失電子的這一順序,反映了金屬活動性順序的本質。

當這一裝置串聯到電源和電解或電鍍的電路中,利用裝置中的粗線圈(將開關撥到兩個線圈並聯),同樣可以指出線路中電子流動的方向,幫助學生理解電解或電鍍時的電極反應原理。

電化學實驗的組合裝置

所需儀器和藥品

有機玻璃組合板,白色有機玻璃一塊,長約30cm,寬約12cm,中間嵌六根電極,每根電極約寬03cm,電極之間相距約4cm,用鐵架台、鐵夾固定好。

寬7cm、長10cm的粗濾紙若幹張,交直流低壓電源、導線、小電珠(連燈座),示教電流計,鑷子、玻璃棒、電阻箱。

KMnO4稀溶液、KNO3飽和溶液,NaCl飽和溶液、稀硫酸、銅電鍍液、碘化鉀澱粉試紙、酚酞試劑。

實驗內容和步驟

(1)溶液中離子的定向移動:

用粗濾紙浸取KNO3飽和溶液後,貼在有機玻璃組合板上,並與兩個銅極接觸,再用寬03cm左右的粗濾紙條浸取KMnO4稀溶液,貼在兩極中間,接通直流電源(24V)約3~4分鍾,見到紅色的MnO-4成條狀向陽極作定向移動,而原來的濾紙條成無色。

(2)電解質溶液的導電性實驗:

用粗濾紙浸取稀H2SO4後,貼在有機玻璃組合板上,並與兩個碳極接觸,用導線串聯上小電珠,接通直流電源後(16V),小電珠發亮。

(3)電解飽和食鹽水:

用粗濾紙浸取飽和NaCl溶液後,貼在有機玻璃組合板上,並與碳極、鐵極接觸,正碳極上再貼一條濕潤的碘化鉀澱粉試紙,在鐵極上再貼一條浸過酚酞試劑的粗濾紙;碳極接正極,鐵極接負極。接通直流電源(24V),約2~3分鍾,碘化鉀澱粉試紙變蘭,酚酞試紙變紅。

(4)電鍍銅:

用粗濾紙浸取銅電鍍液後,貼在有機玻璃組合板上,並與鐵極、銅極接觸;銅極接正極,鐵極接負極、串聯上變阻箱(250Ω),接通直流電源(2V),約3~4分鍾,揭去濾紙,可見到鐵極鍍上了一層光亮的金屬銅。

(5)原電池裝置:

用粗濾紙浸取稀H2SO4,貼在有機玻璃組合板上,並與鋅極、銅極接觸;用導線串聯上靈敏電流計後,觀察到電流計的指針偏轉,銅極上有氣泡產生。

此組合板還可以做其他的一些實驗。

自製電化學多功能演示器

為了適應教學的需要,遼寧沈陽醫療器械學校孫桂清老師自製了一台電化學多功能演示器,該儀器能應用於多種電化學實驗。

儀器裝置如下:

①指示燈②開關③導線④燒杯⑤底板⑥支架⑦漏鬥夾⑧穿線孔⑨電極操作如下:

(1)比較相同濃度溶液的導電性在三隻100ml燒杯中,分別裝入50ml01MH2SO4、01MH3PO4、01MHAc溶液,插入石墨電極,通電後觀察指示燈的明亮程度,01MH2SO4的指示燈最亮;01MHAc的指示燈最暗;01MH3PO4界於中間。

(2)觀察中和反應過程中溶液的導電性。

在100ml燒杯中注入80ml的去離子水,插入石墨電極,通電後指示燈不亮,說明水的電離度極小。而後用滴定管滴加20滴(約1ml)035NH2SO4溶液,攪拌後指示燈即發亮。將035NBa(OH)2緩緩往稀硫酸溶液裏滴定,同時攪拌,發現燈光逐漸變暗,直到完全熄滅時停止滴定,說明硫酸和氫氧化鋇中和後,生成難溶Ba(OH)2分子和水分子,因為它們的電離度很小,溶液即不導電。如果再滴加Ba(OH)2溶液,發現燈光又逐漸發亮,這是因為溶液中增加了Ba2+離子和OH-離子,溶液又導電。