电解水装置

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【优秀范文】电解水装置

范文一:电解水装置的3种改进

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中小学 实验 与装备 2 0 ] 4年第 3 期

第 2 5卷

自制 ・改进 ・ 创 新

电解 水 装 置 的 3种 改 进

山东省潍坊 市 滨海 区央子 中心 学校 ( 2 6 1 1 0 8 )   耿 文林 杨 学刚

1   改进 实验 装 置 的 目的

教 材 中的 电解水装 置 有如下 缺 点 :重心 太 高 ,   不稳定 ;玻 璃制 品 ,易 损 坏 ;价格 高 ,不 适 合 普  遍使用 ;反应 慢 ,实 验 用 时 长 。研 制 新 的 电解 水

明显 ,反应 速度 快 ,读 数更 准 确 ;但 是 由 于 电极  上 的塑 料管 长度 限制 ,收集 气体 的体 积 只能 在 1 5   ml 之 内。在 电极 的选 择 上 ,最好 使 用 铂 电极 ,但

是 铂 电极在 生 活 中 不 常见 ,所 以采 用 了生 活 中易  得 的碳 棒做 电极 。 为 了提 高 实 验 的精 确 度 ,笔 者

装置 ,能 够快 速 安 全准 确 地 完 成 实 验 ,是 教 学 所

需。

对碳棒 电极 进 行 了加 工 ,负 极 为碳 棒 ,正 极 为 碳  棒缠绕 镀镍 的 回形 针 ,这样 使 得 实 验 结 果 和 理 论

上完全 吻合 。   4 . 2 压水 式 电解 水 发生器

2   实 验 用 品

学生 电源 、 导线 、 止 水夹 、 3 套 自制 的 电解水 发

由烧杯 、 水袋 、 碳 棒 电极 、 带 刻度 的透 明塑料 管

生器 ( 浮沉 式 电解水 发生 器 、 压 水式 电解 水 发 生器 、

压气 式 电解水 发生 器 ) 。

构成 ( 塑料 管上端 有 导管 ) 。实验 前 , 应保 证 水袋 的

密 闭性 。进行 电解 水 实 验 时 , 轻轻挤压水袋 , 当水

柱上 升至 完全充 满 塑料管 时夹 上止 水夹 , 接 通 电源

3   实验 装置

正 负极 , 开始 电解 水 实 验 。读 取 气 体 的体 积 时 , 先

使两 塑料 管 内液 面 相平 , 这 样可 以使 两 塑料筒 内气  体压 强相 等 , 再 根 据 塑 料 管 上 的刻 度 读 取 气 体 体

■_

浮沉式 电解  水发生器  压水式 电解  水发生 器  压气 式电解  水发 生器

积 。需要 收集 气体 时 , 打开 止 水 夹 , 轻 轻 挤 压 水 袋

即可 。

该改 进装 置 的优缺 点 : 取 材方便 , 现象 明显 , 精  确 度高 , 反应 速度 快 ; 但 是 由于 带 刻 度 塑料 管 长度  限制 , 收集气 体 的体积 只能 在 1 5   ml 之 内。

4 . 3 压 气式 电解 水发 生器

图 1 实 验 装 置

由玻 璃瓶 、 透 明塑料 管 、 手动压 气 泵 、 碳 棒 电极  构 成 。进 行 电解 水 实 验之 前 , 轻轻挤压气泵 , 水 柱  上升 , 当塑料 管 内充 满 水 柱 时 夹 上 止水 夹 , 接 通 电  源正负极 , 开始 电解水 实验 。可 以使用 刻

度尺 测 量

4 改 进 实验 的 原 理说 明

4 . 1 浮 沉式 电解水 发 生器  由烧 杯 、碳 棒 电极 、带 刻 度 的塑 料 管 ( 电极

气 体长 度 , 了解 气 体 体 积 之 比。需 要 收集 气 体 时 ,

打开止 水夹 , 轻轻 挤压 气泵 即可 。

固定 在可 浮 动 的带 有 刻 度 的 塑料 管 上 ) 构 成 。 当

进行 电解 水 时 ,先将 电极 上 的 塑 料管 按 压 至 液 面  以下 ,使 塑料 管 内没 有气 体 ,用 止水 夹 夹 住 塑 料

管上 端 的导 管 。连 接 电源 正 负 极 的 电极 会 产 生 气

该 改进 装置 的优 缺点 : 取材方 便 , 现象 明显 ; 但  是 由于透 明塑料 管没有 刻度 , 实验 中需 要 悬挂 刻 度

尺, 精 确度 不高 。

体 ,读气 体 的体积 时 ,应 使 塑料管 内的液 面相 平 ,   这样 可 以保 证 两 塑料 管 内气体 压 强 相 等 ,读 数 准  确 。需要 收 集气 体 时 ,只要 轻 轻 下 按 塑 料 管 ,打

开 止水 夹 即可 。

5   实验 方 法 步骤 说 明

5 . 1 浮沉 式 电解水 发生 器

进行 电解水 时 , 先将 电极 上套 的塑 料管 按压 至

该 改进 装置 的 优 缺 点 :取 材 方 便 ,实 验 现象

液 面 以下 , 使 塑料 管 内没 有气 体 , 用 止水 夹 夹 上 塑

第2 5 卷

中小 学实 验 与装备 2 0 1 4 年 第 3期

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自制 ・ 改进 ・ 创 新

科学实验 教学 改进 与创新的实践探索

浙 江省 嘉兴 市嘉 兴一 中实验 学校 ( 3 1 4 0 5 0 )   邱模贵

1   问题 的提 出

科学 教学 的基 础 是实 验 , 丰富 多彩 的科 学 实 验

实 验原 理或对 实验 现象 的解 释上 。

2 . 2 安全性 原 则

实 验改 进 与 创 新 的安 全 性 主 要 指 人 身 安 全 。   尽 量不 要涉及 高温 、 高压 、 强 电流 、 易燃 、 易爆 和剧  毒 等 实验 , 若 确 有 实验 的必 要 , 应 采 取 相 应 的保 护  与防 范措施 。这 类 实 验 不 宜作 为 课 外 实 验 让学 生

独 自操 作 , 必须 在教 师的规 范指 导下进 行 。

2 . 3 可靠 性原 则

既是 学生 学 习科学 课 程 的手段 , 也是 科 学课 程 的学  习 内容 。 目前 科学 实 验教 学 中存在 着诸 多 的问题 ,

如: ①现成仪器欠缺或不够完善 ; ②学生的观察与  实验 能力 较 差 ; ③ 教 师 的实验 操作 与实 验 知识 水 平  较低 , 对 实 验教 学 的重视 程度 不够 。

同时 , 科 学 教材 中 介 绍 的有 些 方 法 不 够 完 善 、   教学 效果 不 够好 , 现 成 的实验 教具 有些 可 见 度不 够  高、 有些 太 复杂 、 有些 效果 不佳 , 不 能很 好 地 满足 科

学 教学 的需 要 。为 了很好 地解 决 这些 问 题 , 更好 地

成功 的实验 是保 证教 学顺利 进行 的条 件 之一 ,

尤其是演示实验 , 如果实验成功率低 , 则不仅不能  让学 生信 服 , 还 会浪 费许 多宝 贵的 时间 。

2 . 4 简 易性原 则  实验 的教 育价 值 与 实 验装 置 的复 杂 程 度 成 反

发 挥实 验在 科学 教学 中的作用 , 研 究科 学 实 验教 学

的改进 与创 新具 有 重要 意义 。

比。一项 实验 , 使用 的材 料越 简单 , 学生 越熟 悉 , 实  验所 获得 的收 获就越 大 。实验 宜简 不宜 繁 , 过 于复

杂 的实验 装置 还会 分散 学生 的注 意力 , 不 易 抓住 事  物 的本质 , 也不 易鼓 励学 生 自己动 手做 实验 。因此

2 科 学实验教 学的改进与创新 的原则

2 . 1 科 学性原 则

在对 实验 进行 改进 与创 新 的过程 中 , 科 学 性是

在 实验设 计 时 , 应尽 量使 实验 简单 化 。

2 . 5 明显性 原则

首 要 问题 。一 个 实 验 的 目 的、 原理 、 器 材、 方案 、 操  作方法、 数据处理、 得 出 结论 等各 个 环 节 都 应 符 合

科 学性 、 规 范化 。较 常 见 的科学 性错 误 常发 生 在对

改进 与创 新 的实验 现象要 明显 , 尤 其是 演示 实

验, 更要 具有 一 定 的可 见 度 , 特 别 是 重 点 观察 部 分

料 管上 端 的导管 。连接 电源 正 负 极 的 电极 后 产 生

电源正 负极 ,开 始 电解 水 实 验 。使 用 刻度 尺 测 量

气体 , 读数时使塑料管 内液面和烧杯内液面相平 ,   根 据管 上 的刻度 读 取 气 体 的 体 积 。进 行 气 体 的 收

集 和验 证 。   5 . 2 压水 式 电解水 发 生器

气体长度 ,了解气体体积之 比。进行气体 的收集

和验证 。

6   实验 创 新 点 和 意 义

3套 自制 的 电解 水 实验发 生 器 , 从 3种 不 同角

度 制 作 。操 作 简 单 、 安全 , 现象明显, 可 以多 次 重

进 行 电解 水实 验 时 , 轻轻挤压水袋, 当水 柱 上

升 完全 充 满 塑 料 管 时 夹 上 止 水 夹 , 接 通 电 源 正 负

极, 开 始 电解水 。读 取 气 体 的体 积 时 , 先 使 两 塑 料  管 内液面 相 平 , 再 根 据 塑 料 管 上 的 刻 度 读 气 体 体  积 。进行 气体 的 收集 和验证 。

5 . 3 压 气式 电解 水发 生器

复操作 , 适 合学 生实验 时 广泛使 用 。   在 素 质教育 的今 天 , 实验 应 面 向生 活 , 面 向学

生, 摆脱传统实验教学 思维的束缚 , 让制作、 探索  新型实验装置成为师生共 同的追求 。

收稿 日期 : 2 O 1 4 —0 4 一l l

进行 电解 水 实 验 之 前 ,轻 轻 挤 压 气 泵 ,水 柱

上升 ,当塑料 管 内充 满 水 柱 时夹 上 止 水 夹 ,接 通

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中小学 实验 与装备 2 0 ] 4年第 3 期

第 2 5卷

自制 ・改进 ・ 创 新

电解 水 装 置 的 3种 改 进

山东省潍坊 市 滨海 区央子 中心 学校 ( 2 6 1 1 0 8 )   耿 文林 杨 学刚

1   改进 实验 装 置 的 目的

教 材 中的 电解水装 置 有如下 缺 点 :重心 太 高 ,   不稳定 ;玻 璃制 品 ,易 损 坏 ;价格 高 ,不 适 合 普  遍使用 ;反应 慢 ,实 验 用 时 长 。研 制 新 的 电解 水

明显 ,反应 速度 快 ,读 数更 准 确 ;但 是 由 于 电极  上 的塑 料管 长度 限制 ,收集 气体 的体 积 只能 在 1 5   ml 之 内。在 电极 的选 择 上 ,最好 使 用 铂 电极 ,但

是 铂 电极在 生 活 中 不 常见 ,所 以采 用 了生 活 中易  得 的碳 棒做 电极 。 为 了提 高 实 验 的精 确 度 ,笔 者

装置 ,能 够快 速 安 全准 确 地 完 成 实 验 ,是 教 学 所

需。

对碳棒 电极 进 行 了加 工 ,负 极 为碳 棒 ,正 极 为 碳  棒缠绕 镀镍 的 回形 针 ,这样 使 得 实 验 结 果 和 理 论

上完全 吻合 。   4 . 2 压水 式 电解 水 发生器

2   实 验 用 品

学生 电源 、 导线 、 止 水夹 、 3 套 自制 的 电解水 发

由烧杯 、 水袋 、 碳 棒 电极 、 带 刻度 的透 明塑料 管

生器 ( 浮沉 式 电解水 发生 器 、 压 水式 电解 水 发 生器 、

压气 式 电解水 发生 器 ) 。

构成 ( 塑料 管上端 有 导管 ) 。实验 前 , 应保 证 水袋 的

密 闭性 。进行 电解 水 实 验 时 , 轻轻挤压水袋 , 当水

柱上 升至 完全充 满 塑料管 时夹 上止 水夹 , 接 通 电源

3   实验 装置

正 负极 , 开始 电解 水 实 验 。读 取 气 体 的体 积 时 , 先

使两 塑料 管 内液 面 相平 , 这 样可 以使 两 塑料筒 内气  体压 强相 等 , 再 根 据 塑 料 管 上 的刻 度 读 取 气 体 体

■_

浮沉式 电解  水发生器  压水式 电解  水发生 器  压气 式电解  水发 生器

积 。需要 收集 气体 时 , 打开 止 水 夹 , 轻 轻 挤 压 水 袋

即可 。

该改 进装 置 的优缺 点 : 取 材方便 , 现象 明显 , 精  确 度高 , 反应 速度 快 ; 但 是 由于 带 刻 度 塑料 管 长度  限制 , 收集气 体 的体积 只能 在 1 5   ml 之 内。

4 . 3 压 气式 电解 水发 生器

图 1 实 验 装 置

由玻 璃瓶 、 透 明塑料 管 、 手动压 气 泵 、 碳 棒 电极  构 成 。进 行 电解 水 实 验之 前 , 轻轻挤压气泵 , 水 柱  上升 , 当塑料 管 内充 满 水 柱 时 夹 上 止水 夹 , 接 通 电  源正负极 , 开始 电解水 实验 。可 以使用 刻

度尺 测 量

4 改 进 实验 的 原 理说 明

4 . 1 浮 沉式 电解水 发 生器  由烧 杯 、碳 棒 电极 、带 刻 度 的塑 料 管 ( 电极

气 体长 度 , 了解 气 体 体 积 之 比。需 要 收集 气 体 时 ,

打开止 水夹 , 轻轻 挤压 气泵 即可 。

固定 在可 浮 动 的带 有 刻 度 的 塑料 管 上 ) 构 成 。 当

进行 电解 水 时 ,先将 电极 上 的 塑 料管 按 压 至 液 面  以下 ,使 塑料 管 内没 有气 体 ,用 止水 夹 夹 住 塑 料

管上 端 的导 管 。连 接 电源 正 负 极 的 电极 会 产 生 气

该 改进 装置 的优 缺点 : 取材方 便 , 现象 明显 ; 但  是 由于透 明塑料 管没有 刻度 , 实验 中需 要 悬挂 刻 度

尺, 精 确度 不高 。

体 ,读气 体 的体积 时 ,应 使 塑料管 内的液 面相 平 ,   这样 可 以保 证 两 塑料 管 内气体 压 强 相 等 ,读 数 准  确 。需要 收 集气 体 时 ,只要 轻 轻 下 按 塑 料 管 ,打

开 止水 夹 即可 。

5   实验 方 法 步骤 说 明

5 . 1 浮沉 式 电解水 发生 器

进行 电解水 时 , 先将 电极 上套 的塑 料管 按压 至

该 改进 装置 的 优 缺 点 :取 材 方 便 ,实 验 现象

液 面 以下 , 使 塑料 管 内没 有气 体 , 用 止水 夹 夹 上 塑

第2 5 卷

中小 学实 验 与装备 2 0 1 4 年 第 3期

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自制 ・ 改进 ・ 创 新

科学实验 教学 改进 与创新的实践探索

浙 江省 嘉兴 市嘉 兴一 中实验 学校 ( 3 1 4 0 5 0 )   邱模贵

1   问题 的提 出

科学 教学 的基 础 是实 验 , 丰富 多彩 的科 学 实 验

实 验原 理或对 实验 现象 的解 释上 。

2 . 2 安全性 原 则

实 验改 进 与 创 新 的安 全 性 主 要 指 人 身 安 全 。   尽 量不 要涉及 高温 、 高压 、 强 电流 、 易燃 、 易爆 和剧  毒 等 实验 , 若 确 有 实验 的必 要 , 应 采 取 相 应 的保 护  与防 范措施 。这 类 实 验 不 宜作 为 课 外 实 验 让学 生

独 自操 作 , 必须 在教 师的规 范指 导下进 行 。

2 . 3 可靠 性原 则

既是 学生 学 习科学 课 程 的手段 , 也是 科 学课 程 的学  习 内容 。 目前 科学 实 验教 学 中存在 着诸 多 的问题 ,

如: ①现成仪器欠缺或不够完善 ; ②学生的观察与  实验 能力 较 差 ; ③ 教 师 的实验 操作 与实 验 知识 水 平  较低 , 对 实 验教 学 的重视 程度 不够 。

同时 , 科 学 教材 中 介 绍 的有 些 方 法 不 够 完 善 、   教学 效果 不 够好 , 现 成 的实验 教具 有些 可 见 度不 够  高、 有些 太 复杂 、 有些 效果 不佳 , 不 能很 好 地 满足 科

学 教学 的需 要 。为 了很好 地解 决 这些 问 题 , 更好 地

成功 的实验 是保 证教 学顺利 进行 的条 件 之一 ,

尤其是演示实验 , 如果实验成功率低 , 则不仅不能  让学 生信 服 , 还 会浪 费许 多宝 贵的 时间 。

2 . 4 简 易性原 则  实验 的教 育价 值 与 实 验装 置 的复 杂 程 度 成 反

发 挥实 验在 科学 教学 中的作用 , 研 究科 学 实 验教 学

的改进 与创 新具 有 重要 意义 。

比。一项 实验 , 使用 的材 料越 简单 , 学生 越熟 悉 , 实  验所 获得 的收 获就越 大 。实验 宜简 不宜 繁 , 过 于复

杂 的实验 装置 还会 分散 学生 的注 意力 , 不 易 抓住 事  物 的本质 , 也不 易鼓 励学 生 自己动 手做 实验 。因此

2 科 学实验教 学的改进与创新 的原则

2 . 1 科 学性原 则

在对 实验 进行 改进 与创 新 的过程 中 , 科 学 性是

在 实验设 计 时 , 应尽 量使 实验 简单 化 。

2 . 5 明显性 原则

首 要 问题 。一 个 实 验 的 目 的、 原理 、 器 材、 方案 、 操  作方法、 数据处理、 得 出 结论 等各 个 环 节 都 应 符 合

科 学性 、 规 范化 。较 常 见 的科学 性错 误 常发 生 在对

改进 与创 新 的实验 现象要 明显 , 尤 其是 演示 实

验, 更要 具有 一 定 的可 见 度 , 特 别 是 重 点 观察 部 分

料 管上 端 的导管 。连接 电源 正 负 极 的 电极 后 产 生

电源正 负极 ,开 始 电解 水 实 验 。使 用 刻度 尺 测 量

气体 , 读数时使塑料管 内液面和烧杯内液面相平 ,   根 据管 上 的刻度 读 取 气 体 的 体 积 。进 行 气 体 的 收

集 和验 证 。   5 . 2 压水 式 电解水 发 生器

气体长度 ,了解气体体积之 比。进行气体 的收集

和验证 。

6   实验 创 新 点 和 意 义

3套 自制 的 电解 水 实验发 生 器 , 从 3种 不 同角

度 制 作 。操 作 简 单 、 安全 , 现象明显, 可 以多 次 重

进 行 电解 水实 验 时 , 轻轻挤压水袋, 当水 柱 上

升 完全 充 满 塑 料 管 时 夹 上 止 水 夹 , 接 通 电 源 正 负

极, 开 始 电解水 。读 取 气 体 的体 积 时 , 先 使 两 塑 料  管 内液面 相 平 , 再 根 据 塑 料 管 上 的 刻 度 读 气 体 体  积 。进行 气体 的 收集 和验证 。

5 . 3 压 气式 电解 水发 生器

复操作 , 适 合学 生实验 时 广泛使 用 。   在 素 质教育 的今 天 , 实验 应 面 向生 活 , 面 向学

生, 摆脱传统实验教学 思维的束缚 , 让制作、 探索  新型实验装置成为师生共 同的追求 。

收稿 日期 : 2 O 1 4 —0 4 一l l

进行 电解 水 实 验 之 前 ,轻 轻 挤 压 气 泵 ,水 柱

上升 ,当塑料 管 内充 满 水 柱 时夹 上 止 水 夹 ,接 通

范文二:电解水装置改进的尝试

电解水的实验是《化学》九年级上册第三单元中一个重要的演示实验。它揭示和确定了自然界的水是由氢元素和氧元素两种元素组成,它俩的组成比为2:1。这是一个复杂的实验,不仅运用了物理化学和电化学的原理,涉及到在恒压直流电场的作用下,氧化还原反应进行的条件选择和速率控制及如何减少副反应等诸多问题;还牵涉到反应所需要的碱性或酸性介质对操作者的腐蚀程度,以及反应产物通过综合利用达到降低实验成本和减少污染物排放。

原实验装置的缺陷

2004年以前,保定市金帆中学电解水的实验装置,一直是按照课程标准实验说明和建议制作的。该装置存在着许多缺陷。

由于铂和金价格昂贵,原装置的电极采用价格极其便宜的镀铬曲别针,虽也能完成演示实验,但其表面积较小,电解速率较低,为10mm(试管中氢气气柱高度)/分钟,电解60mm高氢气气柱需要6分钟。另外,镀铬曲别针与导线结合部在装置安装和拆卸过程中,由于扭动,镀铬层很易破损,导致铁芯裸露。我们知道,在电解中,氢氧根中负2价的氧在阳极失去两个电子被氧化成初生态的氧原子,其又有很高氧化性,在碱性介质中很易把铁氧化成棕色的氢氧化铁,而使水着色,导致学生产生疑惑,影响演示效果。同时,高浓度碱液着色失去再利用的价值被倾倒,造成浪费和污染。还有氧化副反应的发生,致使氧气气柱高度降低,而使同温同压下氢气和氧气体积比大于2:1。

由于纯净水的电导很小,所以纯净水的电解速率极低。因此,要想加快电解速率,就必须向水中加入强电解质——酸或碱。氢离子比氢氧根离子体积小得多,故氢离子在水中的运动速度比氢氧根离子在水中的运动速度快。所以,水中电解生成氢气的速率,就比生成氧气的速率快。倘若向水中加入酸而使水显酸性,不仅使水中氢离子浓度大大提高,而且电极中的活泼金属还会把酸中的氢离子置换生成氢气,这些都使电解生成氢气的速率加快。同时,酸性介质不仅大大降低水中氢氧根离子的浓度,而且更容易使阳极发生氧化致使副反应增加。这些都导致电解生成氧气的速率降低,最终表现出氢氧元素的瞬时组成比大于2:1,有时甚至达到3:1,产生出违背客观事实的结论。

用10%~15%的氢氧化钠溶液做电解液,在电解中能明显抑制氢气生成的速率,加快氧气生成的速率,使同温同压下氢气和氧气生成体积比接近2:1,即水中氢氧元素组成比2:1。但是,质量分数为10%~15%的氢氧化钠溶液,它的摩尔浓度为2.5~3.75摩尔/升,是PH=14强碱溶液的浓度的2.5~3.75倍,其对人的眼睛、皮肤和衣着的

腐蚀性非常强,操作危险性也非常大。操作时必须佩戴眼镜和透明的橡胶手套,有色的橡胶手套很易被强碱液褪色致使电解液着色,这一切都会使学生产生电解的溶液是不是水的疑问。同时,电解液一旦着色,将被倾倒,这势必造成浪费和环境污染。

改进措施

针对原实验装置的缺陷,我采取了以下改进措施。

在电解反应中,对电解池电极的要求是易导电、化学性质稳定、价格便宜、容易得到等。电池芯中的石墨碳棒不是正符合作电解池电极的要求吗?实验中,收集气体使用的是内径为15mm,长度为150mm的试管,采用5号电池的碳棒比较合适。于是,我从废旧电池回收箱中捡回几个5号电池,经过剥皮、刮去填充包裹物、反复清洗,得到了4个外径为4mm,长度为47mm的石墨碳棒,在试管内一比正合适。我拿来长约600mm,直径为1mm,并且是由28根细铜丝组成的外包白塑料皮的铜线作电极连线,剥去一端约80mm的塑料皮,拧紧多股铜线后,在石墨碳棒的一端紧密缠绕5圈,用钳子拧紧线头,便做成了两套电极(两套装置4个电极)。

由于该电极比镀铬曲别针的表面积大得多,电解速率快很多。因此,在保证实验速度的前提下,完全有可能降低碱液浓度。于是,为了降低碱液腐蚀性和实验成本,我决定降低碱液浓度。由于实验室常用2%氢氧化钠溶液,其摩尔浓度约为0.5摩尔/升,其腐蚀性和操作危险性都不大。所以,我配制了2升(两套装置每次实验需要4升电解液)来试一下。

经过试验,果然如此。在把碱液浓度降低到原来浓度的1/5后,电解速率提高到20mm/分钟,是原速率的2倍,电解60mm高氢气气柱需要3分钟,使学生们等待的时间缩短了一半。而且实验完毕后,剩余碱液还可以保存起来以待它用。石墨碳棒是易导电、化学性质稳定的非金属,所以在电解中副反应非常小,加上碱性介质对氢气生成速率的抑制,对氧气生成速率的加快,在同温同压下,生成氢气和氧气的体积比,始终保持在2∶1,而且电解液自始至终洁净透明。

(作者单位:河北省保定市金帆中学)

范文三:电解饱和食盐水的装置

参考资料]电解水与电解饱和食盐水装置的制作

我们制作一套装置即可电解水又可电解饱和食盐水,用于演示实验很方便。具体的制作方法及操作步骤如下:

一、制作材料

18号大橡皮塞一只,能与橡皮塞配套的塑料瓶(盛放氧化钙试剂的)一只,15×120mm玻璃管两根,能与玻璃管配套的1号橡皮塞两只:医用注射针头两支,1号干电池中的碳棒(8×58mm)两根,回形针两个,直径为0.5~1.0mm铜导线若干厘米,玻璃导管一根,铝箔纸团(香烟盒上的铝箔纸)两个。

二、制作方法

1.大橡皮塞的孔 在塞大端打两个直径略小于玻璃管外径的大孔和两个直径为8mm的小孔,其深度均为塞的高度2/3,拔去皮芯,并在两大孔下各打通一个直径略小于碳棒直径的小孔。在塞小端中央央打一小孔,直通两大孔止,拔去皮芯。见图1。

2.电极的制作 将两根碳棒的一端都稍稍磨尖,即为一对电解饱和食盐水的石墨电极。将两个回形针弄直,一端绕成螺旋状,另一端(直端)穿过一个直径略大于碳棒直径的小橡皮塞(自制)上,即为一对电解水的铁丝电极。演示时,可根据实验内容和一对电极,并将此对电极分别插入两电极插孔内。

3.排气孔的制作 在两只1号橡皮塞小端各打一深度为塞高度4/5的小孔,拔去皮芯,用缝纫针刺穿,再将注射针头穿过塞子(注意:不能堵塞针孔),针头大端嵌进小孔里,并塞紧在玻璃管一端上,即为两排气孔。

4.演示装置 将铜导线穿过大橡皮塞大端两个未通的小孔,并分别与两电极连接。在塑料瓶身中部打一小孔,作为进出气的通路。按图2装配。当每个电极插孔插入螺旋状铁丝电极,电解液为5%~10%的氢氧化钠溶液时,此装置为电解水装置。当每个电极插孔插入石墨电极,电解液为饱和食盐水时,此装置为电解饱和食盐水的装置。

三、操作步骤

取下大橡皮塞,往瓶内注入80~100mL电解液,盖紧橡皮塞。用手抓住塑料瓶身,拇指按住瓶身上的小孔,用力挤压瓶身,电解液便通过导管进入玻璃管中,当电解液从两针孔逸出时,停止挤压,用铝箔纸团堵住两针孔(针尖扎入纸团内),松开手,空气从瓶身的小孔进入,瓶子恢复原状,玻璃管中的电解液也不会流下来。接通6~9V直流电,电解3—4min后;若电解液为5%~10%的氢氧化钠溶液时,氢气可弃满玻璃管,氧气可弃满约1/2玻璃管;若电解液为饱和食盐水时,氢气可充满玻璃管,氯气约一玻璃管。

检验气体时,同样用拇指按住瓶身上的小孔,将一针头上的纸团去掉,用燃着的火柴梗接近针孔,同时挤压瓶身,针孔上并有安静燃烧着的淡蓝色火焰,时间持续4~5S,可检出是氢气。当氢气烧尽后,用纸团再次堵住针孔,松开手,瓶子又恢复原状,便检验另一玻璃管中的气体,检验步骤同上。当玻璃管中的气体用尽后,用纸团堵住针孔,松开手,可再次通电作重复演示实验。

四、几点说明

1.该装置的材料易得,成本低廉。该装置容易控制,操作简便,药品用量较少,实验现象明显,需时较短,可重复演示。

2.制作时,注意各相连处要紧密,保证不漏气,否则,电解液不能进入玻璃管中。塞下的导管要尽量接近瓶底,以减少电解液的用量。

3.做电解水实验时,为保证生成的氢气与氧气体积比为2:1,可预先电解几次。因为,在相同温度下,氧气的溶解度比氢气大;又因

两极电流效应不同,电解液中如含有Cl-、CO2-

3,产生副反应都会影响氧气

的生成;加之阳极氧化也要消耗一部分氧气,因此,电解水时要作预电解,否则,得不到氢气与氧气的体积比是2:1的良好效果。

4.做电解饱和食盐水实验时,向电解液中滴加3~5滴酚酞试液,通电后不久,可见阴极处的溶液变红,现象明显,说明有氢氧化钠生成。碳棒一端磨尖,目的是使产生的气体容易逸出,也便于观察。更换电极(拔出铁丝电极,插入石墨电极,或反之)和电解液之前,应将该装置洗净,以免电解液污染,影响电解效果。

二、电解食盐水

电解食盐水之一

[原理]

氯化钠水溶液的离子种类有:Na+、Cl-、H+、OH-,电极反应为:

阳极反应:2Cl--2e=Cl2↑

阴极反应:2H2O+2e=H2↑+2OH-

总反应:2Cl-+2H2O

知: 2OH-+H2↑+Cl2↑ 实际上,饱和食盐水中[Cl-]=5.30mol·L-1,阳极附近pH=4,由奈斯特方程而

E(Cl2/Cl)1.3580.059211g1.315V2(5.30)2

0.0592E(O2/H2O)1.2291g(104)40.993V2

在阳极应析出氧气而不是氯气,但因氧气过电位大,反而是氯离子比水易被氧化。氯气在石墨电极的过电位为0.251V,氧气为1.09V。

离子在电极上放电时过电位的大小与电极的材料、电流密度和温度有关。

[用品]1.仪器 支管U形管、软木塞、导线、低压直流电源、250mL烧杯、250mL量筒、石墨电极、铁架台、玻璃管、自制电解食盐水器。

2.试剂 2mol·L-1CaCl溶液、1mol·L-1NaCl的溶液、酚酞指示剂、1mol·L-1KI溶液、淀粉溶液

[操作]

1.自制食盐水电解器。

用250mL烧杯,中间放入两个平行的玻璃管,用管顶软木塞串连细玻璃导管后,再用乳胶管(2)套在玻璃尖嘴(1)。管底用碳棒(6)作电极,导管接通饱和食盐水,

(3)和(4)分别为阳极区、阴极区的氯气和氢气。如图A所示。

电解食盐水的装置可以简化为图B那样。用一支带有支管的U形管(1),再用带石墨电极(2)的软木塞使插入饱和食盐水的电极固定好。

2.操作和现象。

按A或B图装置,当通入12~24V的直流电源,可以观察有大量气泡发生,阴极区气泡更多。约3min就可收集到15mL左右的气体。在尖嘴处将酚酞滴入时,只在阴极区变为粉红色。再将滤纸在碘化钾溶液(有少量淀粉)沾湿后,放在阴极的尖嘴上,便立即变为蓝色,无淀粉时则为棕色。

如用图B装置时,可在支管处检验氯气的存在。直流电源可用6~12V。检验氢气可用点燃法。

电解食盐水之二

[原理]同之一

[用品]烧杯、具支U形管、单孔塞、弯曲导管、小试管、铁丝网柱、碳棒、NaOH溶液、KI淀粉溶液、饱和食盐水

[操作]

1.取25×200mm的具支U形管,配好两只单孔塞。在U形管的一端塞上附有弯形导管(内加碘化钾淀粉溶液),另一端塞上附直型导气管,并套上一支小试管以收集氢气。用铁丝网柱(由100×100mm铁丝网卷制而成)作阴极,碳棒作阳极,装置如图所示。

2.打开开关a,利用虹吸原理向U形管内加满饱和食盐水溶液(内滴有几滴酚酞溶液)

3.接通直流电源(12~24V),几秒钟后阴极区溶液变成红色。打开开关b,控制好液体流量,让贮液瓶里的饱和食盐水自动流入阳极区,氢氧化钠和食盐混合溶液由阴极区流入烧杯中。

4.约两分钟后,碘化钾淀粉溶液变成蓝色,证明放出的气体是氯气。停止通电,关闭开关b。用爆鸣法检验试管中收集的气体,证明它是氢气。

[备注]

1.阴极用多层铁丝网柱,电极跟溶液的接触面积大,电解快,产生氢气和氯气的量多,便于收集检验。

2.饱和食盐水要经过精制,除去Ca2+、Mg2+等杂质离子,以防在阴极区产生沉淀物。也可以用化学纯氯化钠配制成食盐水。

3.阴极区红色消失的原因是由于碱性增强。

电解食盐水之三

[原理]在饱和食盐水中,存在着两种电离:

NaCl=Na++Cl-

H2OH++OH-

接通电源时,Na+和H+离子向阴极移动,Cl-和OH-离子向阳极移动,但因H+离子比Na+离子容易得电子,Cl-离子比OH-离子容易失去电子,所以在电极上的反应为:

阳极 2Cl--2e=Cl2↑

阴极 2H++2e=H2↑

在阴极附近的溶液中,Na+和OH-离子形成氢氧化钠,故溶液呈强碱性。总的方程式可以表示为:

2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

由于氢气与氯气在一定条件下易反应甚至引起爆炸。故电解时必须将阴极与阳极隔开,以便分别收集两种气体,因而像工业上一样实验时也要把它用隔膜分开,

形成阴极室和阳极室。

[用品]

食盐、淀粉、碘化钾、酚酞试剂。

玻璃方槽、烧杯、直通管、玻璃导管、乳胶管、铁钉、碳棒、蛋壳、漏斗、导线、干电池、直流电源、玻璃纸、铁丝网、凡士林、分液漏斗。

[操作]

蛋壳漏斗法,这是既简便,用药量少又省时间的一种方法。

1.取普通漏斗一只,把一支有一段乳胶管的大铁钉从下方堵住漏斗管,要求不漏液。

2.再取一只空鸡蛋壳,先去内衣洗净,放在漏斗中,以一号电池拆得的碳棒放入蛋壳内。

3.连接导线,直流电源的正极接碳棒,负极接铁钉。

4.向蛋壳内外充满饱和食盐水,并在蛋壳内加淀粉碘化钾溶液数滴,向蛋壳外漏斗中加酚酞数滴。

5.接通电源,观察两极附近气泡发生情况,最后可看到铁钉附近变红,碳棒附近溶液变蓝。

[备注]

1.本实验的方法成功率很高,氢气与氯气可以分开,现象也很明显,主要是做到盐水浓度必须饱和,如过稀氯气易溶解,则会造成一系列的问题,所以实验时间不可过长,否则需补充食盐。

2.电解液的温度不可太低,一般以在20℃到30℃之间为宜,过低氯气溶解量增大。

3.直流电源的电压可以高些,电压高反应快,演示时间可以缩短。6V即可,不要高于36V。

4.电路的连接应当接触良好,千万别出现接触不良的情况,这会造成电阻加大,使电流强度减小而影响实验效果。

5.配制食盐水时应用化学纯的,一定要饱和才行。电解时如果氯化钠溶液

较稀则阳极上的气泡是氯气与氧气两种,如果氯化钠的溶液极稀则阳极上产生的气泡是氧气一种。

范文四:自制电解水实验装置

电解水实验是《化学》九年级上册第三单元中的一个重要实验(如图1所示)。

该实验揭示了水是由氢、氧两种元素组成,同时验证了水分子中氢、氧原子个数比为2:1。分析课本实验,存在一些不足:玻璃仪器重易损坏且损坏后不易修;装置稳定性差;操作难且安全性差;药品用量多;现象不明显且误差大等。另外,我们也用过学校实验室中的电解水仪,它虽然解决了氢气、氧气的体积测量和检验问题,但其它问题依然存在。为了满足教学上的需要,我们自制了电解水实验装置。

1制作材料

废旧一次性医用注射器3支(10ml两支、20ml1支)、带阀门的输液管两根、废旧有机玻璃1块、方形或圆形有机玻璃盒1个、不锈钢丝两根(做电极)、小瓶塞3个、塑胶塞两个、粘合剂少许等。

2制作过程

2.1材料的准备

从学校医务室收集废旧注射器和输液管。从生活垃圾中收集废旧有机玻璃、有机玻璃盒(化妆品盒)、牙膏盖、不锈钢丝。木螺丝从家中找,胶塞可用橡皮打磨制得,粘合剂可到家具店要一些玻璃胶。收集好材料再消毒清洗后备用。

2.2剪切和打孔

先比好位置,将有机玻璃剪成圆形,接着在有机玻璃盒上打5个小孔(两个电极孔,3个木螺丝孔),再在圆形玻璃上打3个孔(两个安装10ml注射器,1个安装20ml注射器)。同时注意:电极孔和10ml注射器孔要正对,小注射器倒置,大注射器正放。

2.3粘合过程

先将有机玻璃和有机玻璃盒对好位置并粘合在一起,待胶干后再把注射器粘合上(注意:10ml注射器倒置刻度线对齐正面放向人,20ml注射器正置),粘好后先堵上橡皮塞检查是否漏水,如不漏水再进行下一步工序。

2.4安装

先把底脚安装好,再装带电极的橡皮塞(电极用铂电极最佳),最后接上面的气体控制阀。

2.5检验是否漏气

先关闭气体控制阀后往大注射器中加适量水,再观察液面变化情况,如液面过3min不变化,说明气密性好。

整个装置即制作完成(如图2所示)。

3自制电解水实验装置的使用

3.1实验用品

外电压(DV6~8V,可用学生电源或电瓶、应急灯、干电池)、电解液(5%~10%6的HS04)、导线两根、火柴等。

3.2使用方法

①先接好电路,打开气体控制阀后往大注射器中加入适量的稀硫酸(即液体充满小注射器为宜);②关闭气体控制阀后打开电源开始电解水;③观察现象,当阴极气体达到8ml时关闭电源,并记录两极气体的体积;④最后检验两极气体:用小试管把制得的两种气体放出收集后检验,其中阳极气体能使带火星的小木条复燃为氧气,阴极气体遇点燃的木条有爆鸣声则为氢气。

4自制电解水实验装置的优点

(1)用一些医用和生活废弃物做材料,既节约资源,又减少了环境污染。

(2)制作简单,装置微型化,能节约药品用量。

(3)装置安全,稳定性好,轻便,容易操作,现象明显。

范文五:自制微型电解水实验装置

图1

图2

利用废旧打火机改进实验装置的方法

装置结构

完成后的装置见图3。其中,1为废旧打火机,充当电解槽。2为注射器针管,用于收集气体。3为注射器针头,充当电极。每支针头在固定前先用锉刀在中下部锉3个小孔,固定时让最上面的小孔与打火机内部最高处水平,利于导出气体。

使用方法

按图3组装连接装置。

注水。用注射器将整个装置注满电解液(约6 mL水和10%的稀硫酸0.1 mL)。

电解。接通电源(DC 12V~20V)进行电解。

检验气体。取下注射器,用带火星的木条检验与电源正极相连的注射器内的气体;而与电源负极相连的注射器,则先在前端连接针头,再用点燃的方法检验收集到的气体。

表1

改进装置特点

设计科学

改进装置利用打火机内部结构既分为两极又连通的特点,将打火机当作电解槽,利用注射器收集气体,能精确读出气体体积。其设计符合科学原理,能体现科学知识和科学探究相统一的原则,有利于学生通过学习树立科学意识,掌握科学方法和实验操作技能。

选材经济、环保

制作该实验装置的材料如废旧打火机、注射器等容易获取,造价低廉。用注射器针头作电极,实验效果与铂电极相当,价格却相差较大(10 mL或20 mL注射器及针头每具0.8元,213铂电极每套180.00元),因此,使用注射器针头作电极能有效地节约铂资源。另外,用废旧打火机作电解槽还有利于废旧塑料品的回收利用,起到控制“白色污染”,节约石油资源的作用,有利于学生的环境保护教育。

容积小,节约药品

从表1比较中可以发现,改进后用打火机作电解槽,总容积较小,能大大节约水和电解质的使用,减少水污染。其设计符合化学实验微型化和绿色化的原则。

操作安全,可控性强

改进后的实验材料无玻璃仪器,不易破碎。实验时手无需与电解液接触,可避免手受到损伤。此外,电解结束时可将收集气体的注射器与打火机分离,检验气体时便于控制气体逸出速度。改进后的实验装置由于设计简洁、美观;体积小,便于携带;取材容易,制作简单,可指导学生进行自制,便于推广应用于学生的活动与探究实验中。

图3

该项目获得第26届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技发明类二等奖。

专家评语

该项目巧妙利用废弃打火机和注射器组成了电解槽、电极和收集气体的装置,结构简单小巧,实验效果明显,节省电解液且耗电少,具有一定的新颖性和一定的创造性,也具有较好的实用性。

范文六:电解水简易装置的设计

电解水简易装置的设计(教具设计与实验研究)

作者:白福秦 文章来源:《实验教师培训教程》 点击数:944 更新时间:2007-8-22

1、关于水电解的演示实验。水电解的速度,与下列几个因素有关:

(1)外加电压:外加电压愈高,水电解的速度愈快,生成的气泡较小,不易观察,一般演示实验在6-12伏较好,产生的气泡较大,便于学生观察。

(2)电解液浓度:电解液的浓度愈大,水电解的速度也愈快,但产生的气泡同样较小,易形成一股气流上升,学生不易观察,所以,一般浓度氢氧化钠在6-15%之间,稀硫酸在10-20%之间,演示效果较佳。

(3)电极距:就是两根电极之间的距离,电极距愈小,在同样条件下,电解速度愈快。若要求同样的电解速度,电极距愈小,就可以大大降低外加电压,根据以上原理,就可以设计出最理想的水电解器。

2、简易水电解器的制作与演示

(1)简易水电解器的制作:取两支内径相同的小试管,用小胶塞将试管口塞紧,在距试

管底1-1.5cm的试管壁上的某一点,用喷灯加热,由于试管内的空气受热膨胀,将软化了的试

管壁胀破,再继续加热,使破口处烧成一个光滑的小圆孔。

(2)给小试管配带粗一点的保险丝的胶塞,作为电极。保险丝的长度,应达到试管的小

孔处。

(3)演示:在两支小试管内注满10%的稀硫酸电解液,并插入电

杯内,使两支试管上的小孔相对,外接3-6伏的直流电源,让学生观

现象。他们会立即看到,两个试管中都产生气泡,并且是一快,一慢,

叫学生观察,他们又会发现产生气体快的约是慢的体积的二倍。这时

哪个电极相连?如图所示。 极,放入装稀硫酸的小烧察两支试管内所发生的几分钟后,切断电源,再再叫学生观察快、慢各与

(4)生成气体的检验:将气体体积较少的试管从烧杯中取出,点燃线香翻转小试管,使试

管壁上的小孔向上,并将带火星的线香从试管小孔处,插入试管内,让学生观察现象,根据实验

现象分析是什么气体?如图所示。

用胶头滴管从小圆孔给另一支试管内鼓入空气,点燃火柴,并将小试管从烧杯中取出,翻转

使小圆孔对着火苗,学生会立即听到一声爆鸣。如图所示。

3、实验说明

(1)实验所用的两根保险丝电极,在第一次做实验前,必须事先进行处理,使阳极进行氧

化,在阳极上的铅丝或保险丝形成氧气膜之后,才能演示实验,不处理会消耗生成的氧气,在演示前,将两根电极放入电解液,注意两根电极不接触,通电约5分钟即可。这时阳极的保险丝变成棕色,阴极不变。在以后的演示实验中,棕色保险丝永远作阳极。不然就会影响氧气的产出量。

(2)此实验只要两支试管的小圆孔对好,电极距很小,所须外加电压较低,只要两节一号电池即可进行演示。

(3)由于所须电压较低,教师可以让学生每人带两节一号电池,每两人发一套电解水装置。将这个演示实验,改为并进实验,效果会更好,更易激发学生的兴趣。

(4)关于水电解的演示实验,若原学校有霍夫曼水电解器,建议教师还是用它来演示为好。因为它具有较准确的容积刻度和质量较好的电极。电解水简易装置的设计(教具设计与实验研究)

作者:白福秦 文章来源:《实验教师培训教程》 点击数:944 更新时间:2007-8-22

1、关于水电解的演示实验。水电解的速度,与下列几个因素有关:

(1)外加电压:外加电压愈高,水电解的速度愈快,生成的气泡较小,不易观察,一般演示实验在6-12伏较好,产生的气泡较大,便于学生观察。

(2)电解液浓度:电解液的浓度愈大,水电解的速度也愈快,但产生的气泡同样较小,易形成一股气流上升,学生不易观察,所以,一般浓度氢氧化钠在6-15%之间,稀硫酸在10-20%之间,演示效果较佳。

(3)电极距:就是两根电极之间的距离,电极距愈小,在同样条件下,电解速度愈快。若要求同样的电解速度,电极距愈小,就可以大大降低外加电压,根据以上原理,就可以设计出最理想的水电解器。

2、简易水电解器的制作与演示

(1)简易水电解器的制作:取两支内径相同的小试管,用小胶塞将试管口塞紧,在距试

管底1-1.5cm的试管壁上的某一点,用喷灯加热,由于试管内的空气受热膨胀,将软化了的试

管壁胀破,再继续加热,使破口处烧成一个光滑的小圆孔。

(2)给小试管配带粗一点的保险丝的胶塞,作为电极。保险丝的长度,应达到试管的小

孔处。

(3)演示:在两支小试管内注满10%的稀硫酸电解液,并插入电

杯内,使两支试管上的小孔相对,外接3-6伏的直流电源,让学生观

现象。他们会立即看到,两个试管中都产生气泡,并且是一快,一慢,

叫学生观察,他们又会发现产生气体快的约是慢的体积的二倍。这时

哪个电极相连?如图所示。 极,放入装稀硫酸的小烧察两支试管内所发生的几分钟后,切断电源,再再叫学生观察快、慢各与

(4)生成气体的检验:将气体体积较少的试管从烧杯中取出,点燃线香翻转小试管,使试

管壁上的小孔向上,并将带火星的线香从试管小孔处,插入试管内,让学生观察现象,根据实验

现象分析是什么气体?如图所示。

用胶头滴管从小圆孔给另一支试管内鼓入空气,点燃火柴,并将小试管从烧杯中取出,翻转

使小圆孔对着火苗,学生会立即听到一声爆鸣。如图所示。

3、实验说明

(1)实验所用的两根保险丝电极,在第一次做实验前,必须事先进行处理,使阳极进行氧

化,在阳极上的铅丝或保险丝形成氧气膜之后,才能演示实验,不处理会消耗生成的氧气,在演示前,将两根电极放入电解液,注意两根电极不接触,通电约5分钟即可。这时阳极的保险丝变成棕色,阴极不变。在以后的演示实验中,棕色保险丝永远作阳极。不然就会影响氧气的产出量。

(2)此实验只要两支试管的小圆孔对好,电极距很小,所须外加电压较低,只要两节一号电池即可进行演示。

(3)由于所须电压较低,教师可以让学生每人带两节一号电池,每两人发一套电解水装置。将这个演示实验,改为并进实验,效果会更好,更易激发学生的兴趣。

(4)关于水电解的演示实验,若原学校有霍夫曼水电解器,建议教师还是用它来演示为好。因为它具有较准确的容积刻度和质量较好的电极。

范文七:电解水实验演示装置

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教 学 仪 器 与 实验   V . N. 01 7  7 18 o   20 0 2.

第 1 8卷

第 7期

20 0 2年 7月

球 气 针 2个 ( 可 用 注 射 器 针 头 , 行 车 气 门 芯 等 代  也 自

电 解 水 实验 演 示 装 置

李 吉 军

西 安 市 莲 湖 区 西 电 公 司 第 三 中学 707  10 7

替 )3 u ;nn×4 r 的 螺 钉 2个 ( 电 极 用 ) 试 管 支 架 1 0m a 作 ;

个 , 极 支 架 1 ; 器 底 座 1个 ; 珠 1 。 材 料 备  电 个 容 灯 个 齐 、 好 部 件后 按 图 1 示 进行 组 装 。 做 所

4 制 作 方 法

( ) 管 支 架 的 制 作 如 图 2所 示 : 一 个 内 径 为  1试 取

1 仪 器 装 置 图 ( 图 1  如 ) 9 rm的 塑 料 瓶 盖 , 中 间 开 一 个 矩 形 的 口 ( 0 m X 0 a 在 2 r    a

8  5

_ L

图 2

8 m , 矩 形 中 间 两 侧 相 距 3 m 钻 两 个 对 称 的 直 径  5 m) 在 0m 为 5 m 的 孔 , 向 外 延 长 钻 两 个 相 距 8 r 直 径 为  m 再 6m a ⑨

2 m 的对称 的孔 。 m

( ) 极 支 架 的 制 作 如 图 3所 示 : 2电

义   署

①金 属燃烧 器

② 玻 璃 珠  ③ 试 管 支 架  ④ 容 器

⑤底 具支 试管

⑥ 电极

⑦ 电极支 架

⑧ 底座

图 3

⑨25 .V灯 珠

@乳胶 管

图 1

⑩ 接线柱

选 一 块 8 r × 1m   m 的 有 机 玻 璃 ( 它 白 4 m a 5 m X5 m 其

色或 无 色 塑 料 片 也 可 代 替 ) 在 中 点 两 侧 竖 向 相 距  , 3 r 处 钻 两 个 直 径 为 3 m 对 称 的 孔 , 入 螺 钉 , 接  0m a m 插 连 好 导线 , 用胶将 底部 密封 。 再   ( ) 器 底 座 的 制 作 如 图 4所 示 : 3容

选 一 块 厚 3r   0 m, a 直 径 为 10 m 的 圆 形   2m

盒   和   i 反

2 仪 器特 点 及用途

() 点 : 装置设 计 原理 科学 。 料 取 材 广泛 ,   1特 该 用 廉 价 易 得 。 作 方 法 简 单 , 作 方 法 简 便 , 易 破 损 ; 应  制 操 不 反 速 度 快 , 见 度 大 , 应 生 成 的 氢 气 、 气 的 体 积 比 准  可 反 氧 确 , 燃 氢 气 时 氢 氧 焰 的 焰 色 真 切 。 定 可 靠 , 示 成  点 稳 演 功 率 高 , 决 了“ 的 组 成 ” 节 教 学 的 难 点 。 解 水 一

板 , 在 中 心 钻 一 个 直  先

径 为 9r 的 半 孔 , 0 m a 再

在 中 心 钻 一 个 直 径 为

6 m 的 透 孔 , 木 板  0 m 在

( ) 途 : 装 置 适 用 于 师 范 类 大 专 院 校 化 学 专 业  2用 该

“ 化 实 验 ” 程 教 学 及 初 中 化

学 “ 的 组 成 ” 节 教 学  中 课 水 一

演示 实 验 。

下 面装三 个 支 点。

5 使 用 方 法

图4

3 制 作 材 料  ( ) 图 1 示 组  1按 所

9 r   0 r 玻 璃 容 器 1 ( 可 用 标 本 瓶 、 0 m X2 0 m a a 个 也 咖  啡 瓶 、 珍 瓶 等 代 替 ) 1m   9 r 的 有 刻 度 底 具 支  果 ;8 m X10 m a

装好 仪器 。   ( ) 上 口 加 入 液 面 高 度 为 8 m 的 水 ( 际 用  2从 7m 实 5 的 氢 氧 化 钾 溶 液 以 增 加 导 电 性 ) 不 断 捏 挤 乳 胶 管  % 并 内的 玻璃 珠排 出刻度 管 内的空 气 。

试 管 2个 ( 可 用 直 玻 璃 管 配 一 橡 胶 塞 代 替 ) 玻 璃 珠   也 ;

2个 ( 可 用 儿 童 玩 具 枪 子 弹 、 也 自行 车 滚 珠 等 代 替 ) 篮   ,

2 7

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V0 . 8 No.    J 1   7

教 学仪 器 与 实验

第l卷 第7   8 期

20 02年 7月

20 2.   0 7

动 量 守 恒 演 示 器

张 天 宇

甘肃省嘉 峪关市第 一中学

1 仪 器 装 置 及 电 路 图 ( 图 1 图 2  如 , )

750  3 10

口磁   铁

图 1 装 置 图

④ 长 木 板 上 的 标 尺 从 两 端 向 中 央 标 度 而 且 采 用 大

左碰撞

刻 度 , 察 起 来 直 观 方 便 , 两 车 前 端 的 读 数 比 即 可 得  观 由 到 两 小 车 到 端 点 的 距 离 比 。 木 板 两 侧 均 有 标 尺 , 面  一

左 灯 泡   右 灯 泡

开关

供 学 生 观 察 , 面 供 操 作 者 观 察 。 标 尺 高 于 板 面 可 防  一 止小 车掉 下 。   () 途 : 仪器 能 直观 地 验证 动 量守 恒定 律 。 2用 该

图 2 电 路 图

2 仪 器 的 特 点 及 用 途

3 制 作 材 料

( ) 点 : 该 仪 器 采 用 平 衡 摩 擦 力 的 方 法 , 少  1特 ① 减 了摩擦 力对 实 验 的影响 。

② 该 仪 器 不 是 直 接 测 量 速 度 , 是 根 据 在 相 同 的  而 时 间 内 两 车 的 位 移 比 求 速 度 比 , 而 验 证 动 量 守 恒 定  进

律。

磁 铁 2块 ( 大 - , 、 木 板 (0 m ×lo 、 具  一 ' 长 b) 9c Om) 玩 小 车 轮 4对 , 轮 2只 、 料 或 有 机 玻 璃 片 ( 量 ,m 滑 塑 少 3 m

4 m 厚 ) 三 合 板 、 片 ( 量 ) 弹 簧 ( 小 端 ) 干 电  m 、 铁 少 、 一 ,

池 2节 , 灯 泡 2只 ( .V 等 。 小 25 )

4 制 作 方 法

③ 两 小 车 的 连 接 采 用 自锁 装 置 , 作 方 便 。 用 磁   操

铁 使 自锁 装 置 松 开 , 证 了 两 车 开 始 运 动 的 同 时 性 , 保 两

车碰 挡板 后 , 个小 灯泡 即被接通 发 光 ,

于观 察 到达  两 便

的 同时性 。

( ) 车 的 制 作 : 图 3中 所 示 大 小 用 3 m 厚 有  1小 按 a r

毒 { 它 机■I 璃 或 塑 料 片 制 作 挂 钩 杆 和 锁 钩罟 上¨ 先 在 车 厢 底墙   玻   片 。 ;   q 与 板

上安 装 调试 , 合 适 时 主 要 加 工 修 理挂 钩 与 锁 钩结 合  不

体 便 可 顺 利 排 出 。 在 氧 气 管 上 放 带 火 星 的 木 条 ; 氢  在

() 通 4 3接 V~2 V直 流 电 源 , 挤 玻 璃 珠 , 节 两  4 捏 调 个刻 度 管 内的液 面都 到 零刻 度线 。

气管 上放 带 火苗 的木 条 。点 燃 氢 气 时 的操 作 技 巧 : ①

制 作 一 个 黑 色 背 景 。 ② 木 条 的 火 苗 放 在 燃 烧 器 上 方 约

3 r 一4 r 处 。 e a e a

( ) 氢 气 量 为 lmL或 2 mL时 断 开 电 源 , 察 氢  4待 O 0 观

气和 氧 气 的体积 比。   ( ) 验 反 应 后 生 成 的 氢 气 和 氧 气 : 乳 胶 管 内 的  5检 把 玻 璃 珠 象 操 作 碱 式 滴 定 管 一 样 向 一 边 捏 挤 , 内 的 气  管

( ‘ 届 全 目 鼻. 教 具评 选麓 芙作 品 ) |五 I

( 稿 日期 :0 01.8  收 2 0 -00 )

28

范文八:1如下图A是电解水的简易装置

1.如下图A是电解水的简易装置,B为电解水生成气体体积与时间的关系图。试回答下列问题。若甲管生成气体A,乙管生成气体B

(1)试在图中标出电源的正负极a、b

(2)气体B可以用点燃的火柴检验,有什么现象?说明气体B有什么性质?

(3)可用什么方法收集氢气和氧气,这是利用了它的什么性质?

(4)0—3分钟,及3—6分钟,甲、乙两管内排除水的体积比各为多少?

2.如下图,甲、乙两图都是电解水的简易装置。回答下列问题。

(1)装置甲比装置乙有一个明显的优点,这个优点是 。

(2)装置乙比装置甲有一个明显的优点,这个优点是 。

(3)在水中加入少量硫酸或氢氧化钠的目的是 。

(4)图中显示表明,实验是未开始,刚开始还是已进行一段时间了? 。

(5)开始电解后,A管收集到 气,B管收集到 气体。

(6)在D处,将使用燃烧着的木条还是带火星的木条进行检验?

参考答案:

1.所考知识点:电解水实验,坐标系。 答案:(1)a为电源正极,b为电源负极。(2)现象为火柴燃烧的更旺;说明B具有助燃性。(3)可用排水法;利用了它们不易溶于水的性质。

(4)分别为2:1;2:1

点拨:电解水实验中用的为直流电源,由图B知与b相连气体体积大,故应为 ,故b为电源负极,a为电源正极。(4)问中无论何时刻, ,总成立。

2.答案:(1)甲的装置简单 (2)乙装置检验产物方便 (3)增强水的导电性

(4)已进行一段时间 (5)氧气;氢气 (6)用燃烧着的木条 点拨:要正确解答这些问题,关键是要看清甲、乙两图,找出它们在装置上有哪些区别,并比较其优点。

比较两图可知,甲装置比乙装置简单,但乙装置多了检验产物的尖嘴管。从甲、乙两图可看出,A、B、C、D四管都有一段气体,说明已电解一段时间了。又根据“正氧负氢”电解水的结论,知道A、C管中是氧气,B、D管中是氢气。

范文九:自制电解水实验装置

2  0

中小 学 实验 与装 备 2 1 0 2年第 2期

第 2 2卷

自制 ・改进 ・ 新  创

自制 电解水 实验 装置

云 南省 富 源县 胜 境 中学 (5 50 魏 立 兴 65 0 ) 刘  鸿

电解水实验是《 化学 》 九年级上册第三单元中  的一 个 重要 实验 ( 图 1 示 )  如 所 。

2 3 粘 合过 程  .

先将 有机 玻 璃 和 有机 玻 璃 盒对 好 位 置 并 粘 合  在 一 起 , 胶 干 后 再 把 注 射 器 粘 合 上 ( 意 :0   待 注 1ml 注射 器倒 置 刻 度 线 对 齐 正 面 放 向人 ,0 注 射 器  2 ml 正置 )粘 好后 先堵 上橡 皮 塞检 查是 否 漏水 , 不 漏  , 如 水 再 进行 下一 步 工序 。

2 4 安装  .

图 1 水 的 电解 实 验

该 实验揭 示 了水是 由氢 、 两种元 素组 成 , 氧 同时  验证 了水分 子 中氢 、 原子 个 数 比为 2: 。分 析课  氧 1 本实 验 , 存在 一些不 足 : 玻璃 仪器 重易 损坏 且损 坏后  不易修 ; 装置 稳 定 性 差 ; 作 难 且安 全 性 差 ; 品用  操 药

先把 底 脚安 装 好 , 装 带 电极 的橡 皮 塞 ( 再 电极  用铂 电极最 佳 )最后 接上 面 的气 体控 制 阀 。 ,

2 5 检 验是 否 漏气  .

先关 闭 气体 控制 阀后 往 大注射 器 中加适 量 水 ,

再 观察 液面 变化 情况 , 液 面过 3 i 变化 , 明  如 a r n不 说 气密 性好 。

量多; 现象不明显且误差大等。另外 , 我们也用过学  校实验室中的电解水仪 , 它虽然解决了氢气 、 氧气的  体积测量和检验问题 , 但其 它问题依然存 在。为了

满 足教 学上 的需要 , 我们 自制了 电解 水实验装 置 。

整 个装 置 即制作 完 成 ( 图 2 示 )  如 所 。

1 制 作 材 料

废 旧一次 性 医用 注 射器 3支 (0 两 支 、0   1 ml 2ml 1 )带 阀 门 的输 液 管 两 根 、 旧有 机 玻 璃 l块 、 支 、 废

方形或圆形有 机玻璃盒 1 、 个 不锈钢丝两根 ( 电  做 极 )小 瓶 塞 3个 、 、 塑胶 塞 两个 、 合剂 少 许等 。 粘

图 2 自制 电 解 水 实 验 装 置

2 制作过程

2 1 材 料 的准 备  . 从 学 校 医务 室 收 集 废 旧 注射 器 和 输 液 管 。从

3 自制 电解水 实验装 置的使 用

3 1 实验 用 品  .

外 电压 ( DV6 8 可 用 学 生 电源 或 电瓶 、 ~ V, 应

急灯 、 电池 ) 电 解 液 (   ~ l  的 Hz o4 、 干 、 5 0/ 9 6 S ) 导

生 活 垃圾 中收 集废 旧有 机 玻璃 、 机 玻 璃 盒 (L   有 /妆

品盒 ) 牙 膏 盖 、 锈 钢 丝 。木 螺 丝 从 家 中找 , 塞  、 不 胶

线

两根 、 柴等 。 火

3 2 使 用方 法  .

可用橡皮打磨制得 , 粘合剂可到家具店要 一些玻璃  胶 。收集好材料再消毒清洗后备用 。

2 2 剪切 和 打 孔  .

①先 接好 电路 , 开气 体控 制 阀后 往 大注 射 器  打 中加入 适 量 的稀硫 酸 ( 即液 体充 满小 注 射 器为 宜 )  ; ②关 闭气 体控 制 阀后 打开 电源 开始 电解 水 ; 观 察  ③ 现象 , 当阴极气 体 达 到 8 时 关 闭 电源 , 记 录 两  ml 并

先 比好 位置 , 有 机 玻 璃 剪 成 圆形 , 着 在 有  将 接 机玻 璃 盒上 打 5个 小 孔 ( 个 电极 孔 , 木 螺 丝  两 3个 孔) 再 在 圆形玻 璃 上 打 3个 孔 ( 个 安 装 1ml , 两 0 注  射器 , 个 安 装 2ml 射 器 ) 1 0 注 。同 时 注 意 : 极 孔  电 和 1ml 0 注射 器 孔要 正 对 , 注射 器 倒 置 , 注 射器  小 大

正放 。

极气体的体积; ④最后 检验两极气体 : 用小试管把  制得的两种气体放出收集后检验 , 中阳极气体能  其 使带 火 星 的小 木 条复燃 为 氧气 , 阴极 气 体 遇 点燃 的  木 条有 爆 鸣声则 为 氢气 。

第 2 2卷

中小学 实验 与装 备 21 年第 2期  02

2  1

自制 ・ 进 ・ 新  改 创

制 作 简 易游 标 卡 尺

江 苏省 靖 江 市刘 国钧 中学 (15 1 臧 建 江  2 43 )

游标卡尺 是一 种 测量 长度 的工 具 , 主 要 由主  它 尺和可 以沿主 尺滑 动 的游 标 尺组 成 , 左测 量 爪 固定  在 主尺上并 与 主尺 垂 直 , 测 量爪 固定在 游 标 尺上  右 与左测量 爪平行 , 以随 游标 尺一起沿 主尺滑动 。 并可   游标 卡尺 的读 数是 学生 学 习的难 点 , 也是 高 考

图2

( ) 标 尺 上  4游 的 刻 度 , 以 在 白  可 纸上 画两 条 任 意夹

角 的线 段 , 图 3 如

的重点 , 要使学生能真正掌握就必须经常使用 它,   可是平时又不可能将实验室游标卡尺放在学生身

边, 于是我 们想 出一 个 办法让 学生 自己动 手做 一 个  简 易游标 卡 尺 , 方 面提 高 学 生 动 手 能 力 , 一 方  一 另 面学 生也 能经 常使 用它 。   图3

所 示 , A 为 2m, O c

1 制 作 材 料

透 明投 影 片 ( 可 用 衬 衫 包 装 盒 上 塑 料 片 剪  也

O B为19m, O 对照刻度 尺分 成 l 份 , .c 将 A 0 分别  过 等 分点作 AB 的平分 线将 O 分 成 1 。 B 0份   在 游 标 尺 b上 过 小 孔 作  水 平 线 , 孔 处 刻 “ ” 把  小 0,

OB作 为底 稿在 游 标 尺 b上刻  上刻度 , 意 刻 度 线 要刻 在 水  注

图4

制 )剪 刀 、

片 、 尺 、 、 刀 直 记号 笔等 。

2 制作 方 法

() 1将投影片剪成如图 1 所示 的 a b两片 , 、 作  主 尺 的 a取 2 c × 2m 的 投 影 片 ( 端 稍 宽 一  5m c 左

点 )作 游标 尺 的 b取 5m×4m 的 投 影 片 。用 刀  , c c 片在游 标尺 b上 划 两 竖 口 , 2m, 尺 a从 两 孔  长 c 主 穿 过 , 游标 尺 可 以在 主 尺上左 右移 动 。 使

平 线 的下方 , 图 4所示 。 如

3 操 作

可在 纸 上 画 一 线段 , 主  将 尺上 的 0与线 段左 端对 齐 , 标尺 上 的 0与线 段右  游 端对 齐 , 出读 数 , 读 即为 该线 段 的长度 。

4 优 点

Ib

图 1

这种 自制 的游 标卡 尺有 以下 几个 优点 : 实 验  ①

材料容易获得 , 成本低 廉; 制作方法 简单易行 ; ②   ③适合学生在课内外练习使用游标卡尺。

学生 们通 过 教 师 指导 后 , 部 分 制作 得 较 好 , 大   并通 过对 课本 上统 一 印刷 的线段 进行 测 量 , 量 结  测

果基 本一 致 。

2 1 一 l — 1  0 1 2 7

( ) 游标 尺 b拉 到 主 尺 a的最 左 边 , 大头  2将 用 针 在 两尺 的左 端 中央处 穿一个 孔作 记 号 , 为 0  标 。 ( ) 出 主尺 , 0点 作水 平线 , 照 尺用 细 头  3取 过 对

记号 笔划上 最 小刻度 为 毫米 的刻度 , 度 刻在 水平  刻

线 上 方 , 图 2所示 。 如

() 2制作 简单 , 装置 微 型化 , 能节约 药 品用量 。

4 自制 电解 水 实验 装 置 的优 点

() 1用一些 医用 和生 活 废 弃 物 做材 料 , 节 约  既 资 源 , 减少 了环 境污染 。 又

() 3 装置安全 , 定性好 , 稳 轻便 , 容易操作 , 现  象 明显 。

2 1— 1 01 1— 1   9

范文十:自来水发电装置

自来水发电装置

申请号/专利号: 200420032992

本实用新型涉及一种自来水发电装置,其水轮系统由一个具有进水口和出水口的端盖与水轮构成,水轮设置于端盖的内腔中,水轮的转轴与进水口垂直,水轮由端面板和垂直固定于端面板的上端面上的页片构成,端盖上的进水口开设于端盖的侧面上,出水口开设于端盖的上端面中心。联接系统由一组永磁体制成的主动磁轮和被动磁轮构成,主动磁轮与水轮固连,被动磁轮与发电系统的转子固连;主动磁轮与被动磁轮的中轴线同轴,且其相对面上的极性相反,或两磁轮由N、S极相间排列的磁片拼装而成。本实用新型发电效率很高,结构简单,小巧,能够实现微型化,其发电系统可以实现与外界绝对密封隔绝,解决了一般水力发电装置难以解决的密封问题。

自来水节能发电装置

一、 问题的提出

1. 能源在国民经济中的地位

当今世界对能源的消费数量急剧增加,人们感到常规能源的开发和供应已难以满足社会对能 源的需求,能源危机的阴影笼罩着整个世界。显然,如今能源不足对一个国家的国民经济发 展的影响是很大的。赖以生存的主要能源供应不上,经济发展就要减慢,甚至停滞,人民生 活也会受到严重影响。所以,能源是保证社会稳定和发展国民经济的重要物质基础。不仅如 此,能源问题还是当今世界影响政治形势的一个重要问题,1990年的海湾战争就是一个典型 。可见,能源问题已成为当今人类社会的热门话题之一。

2. 常规能源现状与开发新能源

据世界能源会议统计,世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨,预计还可开采200年。探明 可采石油储量共计1211亿吨,预计还可开采30~40年。探明可采天然气储量共计119万亿立 方米,预计还可开采60年。探明可采铀储量合计235.6万吨(未包括中央计划国家),如果利 用得好,可再用2400~2800年。全世界可开发水电装机容量共计22.6亿?W,年发电量可达98 00wh,可长期开发利用。

据估计,占世界目前耗能80%的化石燃料(煤炭、石油、天然气)的最终可采量相当于33730亿 吨原煤,而世界能耗正以年5%的速度增长,预计只够人类使用一二百年。随着石油、天然气 等优质能源的逐步枯竭,新能源的开发利用还没有重大突破,目前世界正处在被称为“青黄 不接”的能源低谷时期。

3. 我国开发利用能源的现状及节约能源的重要性

我国是能源大国,总地质贮量居世界第三。但从人均占有量看,又是能源贫国,只有世界平 均人占有量的1/2,是美国的1/10,是原苏联的1/7。我国是煤炭大国,却是石油贫国,总贮 量仅占世界的2%~4%。

建国以来,特别是党的十一届三中全会以来,我国的能源工业得到迅速发展。但由于我国 人口多、底子薄,能源生产增长的速度相

对落后于能源消费的增长,能源已成为制约我国 国民经济发展的“瓶颈”问题。为此,我国制定的能源技术政策总方针是:开发与节约并重 ,开发能源居于主导地位,节约能源放在优先地位。在近期内,解决能源紧张最现实的出路 是节能。我国能源利用率低,单位产值能耗高,能源浪费大,意味着节能的潜力也大。只要 采取合理的政策,对国民经济实行以节能为中心的技术改造和经济结构改革;通过各种切实 可 行的途径,加强企业的管理,改革工艺流程、改造设备、改进技术、改进操作;全面提高能 源利用率;降低单位产品能耗和单位产值能耗,就可以取得较好的节能效果,以尽可能少的 能源生产出更多的产品,获得更大的经济效果。因此,世界上把节约能源视为开发“第五能 源”,积极组织开发。

节能的过程,同时也是利用新技术、新经验,改造旧企业、旧设备的过程;是提高人们科学 技术水平的过程;是使生产现代化的过程。开展节能工作,还有助于培养人们勤俭建国、艰 苦朴素的作风,对建设社会主义精神文明也有积极的意义。因此,节能不是权宜之计,而是长期的战略任务。

二、 项目介绍

1. 目的:

几乎家家都会用到自来水,而且自来水中蕴涵着很大一部分动能,我们能不能把这部分能量也利用起来呢?平时,我们在使用自来水时,往往忽视这部分能量的利用,对于一户人家,这部分能量可能比较小,但是对于全国、全世界人们来说,这部分能量是绝对不容忽视的。那么我们怎样才能尽可能的利用好这部分能量呢?我们对“自来水节能发电装置”的研究就是为了达到这个目的。

2. 作用:

“自来水节能发电装置”是利用自来水的动力来带动一种特制的发电机运转,从而将自来水中的这部分动能转变成电能来储存或使用。对于家庭来讲,可以用它来解决厨房、卫生间等简单的照明;对于一幢居民楼,可以用它来解决楼道的照明;对于一个居民区,我们也可以用来解决小区内的照明。示意图如图1:

发电机 发电机

传动杆

分水系统

支架

叶轮

图 1

3. 结构介绍

“自来水节能发电装置”是用自来水来发电的装置,但同时又不能因为它而影响到自来水的使用,所以在设计过程中我们尽量考虑到它的方便和实用性。该装置主要分成七大部分:外壳、叶轮、分水系统、传动杆、变速装置、支架、发电系统。内部结构如图2:

图 2

各部分的作用:

外壳——把自来水集中起来,不外流,最终让自来水从特定的孔流出,不影响自来水的使用。

叶轮——利用自来水的动力高速转动,带动传动杆转动,将自来水的动能转变成机械能输出。

分水系统——将一条自来水流变成多条,增大出水动力。 传动杆——将叶轮的机械能传动给变速轮。

变速装置——将叶轮的转速提高,增大发电机的发电效率。 发电系统——在变速装置的带动下,将机械能转变成电能输出 支架——固定其他各个部分

4. 模型存在的问题

1) 没有解决该装置连接到自来水管道中的实用性问题:该

装置的最初想法是直接制作成一套封闭的系统,可以方

便的连接到自来水管道中进行工作,但由于没有专业的

设备,更没有合适的模型,完全靠手工无法做到。

2) 各传动装置之间的阻力太大,使自来水动能的利用率太

底,有很大一部分动能浪费在了能量传输上。

3) 不是专用的发电机,发电效率很底。模型中使用的发电

机是用普通直流电机代替,具有发电能力,但是发电效

率很底。

三、 制作说明:

开始我只是想到用自来水来发电,以便于在停电时用来照明,但具体应该怎样去实现这一目的,主要是由我校的李萍老师、杨忠献老师、程谟江老师和孙正亮老师协助完成的;从开始用水表改装、单水流冲击叶轮到作品的最终实验完成,包括材料的选购,全部是由四位老师协助。