[發明專利]一種離子交換膜法電化學演示儀

有效

• 申請號: 201210019174.3
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN102568285A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 蔡逢春
• 申請（專利權）人: 蔡逢春
• 主分類號: G09B23/24
• 分類號: G09B23/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波;逯長明

技術領域

本發明涉及電化學技術領域，尤其涉及一種離子交換膜法電化學演示儀。

背景技術

電解實驗和原電池實驗是化學實驗教學中經常要演示的實驗。原電池是把化學能轉變為電能的裝置，它的工作原理是將自發進行的氧化、還原兩反應分割在負、正兩級同時進行，電子從負極定向流入正極，陰離子在電解質溶液中移動向負極，陽離子在電解質溶液中移向正極，從而形成閉合回路，產生電流。電解池是把電能轉變為化學能的裝置，它的工作原理是電解質在溶液中或熔融狀態下電離出自由移動的離子，通電時，在電場作用下，自由移動的離子發生定向運動-陽離子移向陰極，在陰極得到電子發生還原反應；陰離子移向陽極，在陽極失去電子發生氧化反應，從而形成閉合回路，電流促使了氧化還原反應的發生。

現有技術中，專利號為200720156750.3的中國專利公開了一種離子交換膜法電解飽和食鹽水演示儀，如圖1和圖2所示，圖1為現有技術中離子交換膜法電解飽和食鹽水演示儀的結構示意圖；圖2為圖1的主視圖；該演示儀包括透明反應槽1′，離子交換膜5′卡接于透明反應槽1′的左凹槽2′、右凹槽3′和下凹槽4′中，透明反應槽1′上方設有活動蓋板6′，活動蓋板6′上接有正極接線柱7′和負極接線柱9′，正極接線柱7′通過導線與陽極電極排8′相連，負極接線管9′通過導向與陰極電極排10′相連，并且活動蓋板6′上還設有氫氣檢驗器11′和氯氣檢驗器12′。詳細結構請參考專利原文，這里不再贅述。

采用這種結構，向透明反應槽中倒入飽和食鹽水，在離子交換膜的作用下，陰極發生如下反應：2(H+)+2e＝H2↑，陽極發生如下反應：2(Cl-)-2e＝Cl2↑，總反應為：2NaCl+2H2O＝(通電)＝2NaOH+H2↑+Cl2↑。經氫氣檢驗其和氯氣檢驗器檢驗，能夠檢測到陰極和陽極分別產生了氫氣和氯氣。

由此可見，上述結構的電解演示儀能夠完成電解飽和食鹽水的演示儀，但是在實驗的過程中，由于食鹽水不斷反應、不斷減少，使得食鹽水的液面逐漸降低，因此陰電極排和陽電極排不能在整個反應的過程中都浸入溶液中，導致整個裝置的電阻會發生變化，影響了電解效率。

有鑒于此，亟待針對上述技術問題，對現有技術中的電解演示儀做進一步優化設計，使得整個反應過程中，陰陽電極始終浸在溶液中，保證整個裝置的電阻保持不變，提高電解實驗的效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題為提供一種離子交換膜法演示儀，該演示儀能夠保持電極在整個實驗過程始終浸在溶液中，保證整個裝置的電阻保持不變，提高離子交換膜法演示儀的實驗效率。

為解決上述技術問題，本發明提供一種離子交換膜法電化學演示儀，包括相互連通的陽極室和陰極室，連通二者的第三通道內可拆卸地設置有離子交換膜，所述陽極室、所述陰極室上分別設有陽極接線管、陰極接線管；所述陽極室和/或所述陰極室還設有注液管和排氣管。

優選地，所述陽極室和所述陰極室均為獨立設置的箱型結構，且二者的內側均設有向內延伸的所述第三通道，所述第三通道的內側設有端蓋，所述陽極室的端蓋、所述陰極室的端蓋二者之一的內周壁設有用于安裝所述離子交換膜的凹槽，二者中的另一者設有與所述凹槽相配合的凸塊；且所述陽極室和所述陰極室通過設于所述端蓋上的螺栓組件或者螺絲扣可拆卸連接。

優選地，所述陽極室和所述陰極室上還設有檢測實驗生成的氣體體積的刻度。

優選地，還包括內、外兩側分別與所述陽極室、所述陰極室連通的中間室，所述陽極室與所述中間室的第一通道內、所述陰極室與所述中間室的第二通道內分別設有陰離子交換膜、陽離子交換膜；所述中間室也設有所述注液管和所述排氣管。

優選地，在所述陽極室、所述陰極室中與陽極電極、陰極電極連接的導線的外部均包覆有熱縮管，且所述接線管內的熱縮管與所述接線管內壁緊密配合。

優選地，還包括為所述陽極室、所述陰極室加注溶液的漏斗，所述漏斗插裝于所述注液管中，所述漏斗底部伸至所述陽極室或所述陰極室的底部；所述注液管內壁為磨砂內壁，且所述注液管的內徑與所述漏斗的外徑相等。

優選地，所述陽極室、所述陰極室在遠離所述注液管的一側的底端還設有排液管，且所述陽極室、所述陰極室在靠近所述排液管的一側還設置有將所述陽極室下部、所述陰極室下部前后隔開的隔板，且所述隔板的底端與所述陽極室、所述陰極室的底壁連接，所述隔板的高度小于所述陽極室、所述陰極室的高度。

優選地，所述陽極電極為石墨、石蠟和氧化釕的混合物經氧化氣氛高溫處理的電極，所述陰極電極為石墨、石蠟和鉑的混合物經還原氣氛高溫處理的電極。