[发明专利]一种离子交换膜法电化学演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种离子交换膜法电化学演示仪。

背景技术

电解实验和原电池实验是化学实验教学中经常要演示的实验。原电池是把化学能转变为电能的装置，它的工作原理是将自发进行的氧化、还原两反应分割在负、正两级同时进行，电子从负极定向流入正极，阴离子在电解质溶液中移动向负极，阳离子在电解质溶液中移向正极，从而形成闭合回路，产生电流。电解池是把电能转变为化学能的装置，它的工作原理是电解质在溶液中或熔融状态下电离出自由移动的离子，通电时，在电场作用下，自由移动的离子发生定向运动-阳离子移向阴极，在阴极得到电子发生还原反应；阴离子移向阳极，在阳极失去电子发生氧化反应，从而形成闭合回路，电流促使了氧化还原反应的发生。

现有技术中，专利号为200720156750.3的中国专利公开了一种离子交换膜法电解饱和食盐水演示仪，如图1和图2所示，图1为现有技术中离子交换膜法电解饱和食盐水演示仪的结构示意图；图2为图1的主视图；该演示仪包括透明反应槽1′，离子交换膜5′卡接于透明反应槽1′的左凹槽2′、右凹槽3′和下凹槽4′中，透明反应槽1′上方设有活动盖板6′，活动盖板6′上接有正极接线柱7′和负极接线柱9′，正极接线柱7′通过导线与阳极电极排8′相连，负极接线管9′通过导向与阴极电极排10′相连，并且活动盖板6′上还设有氢气检验器11′和氯气检验器12′。详细结构请参考专利原文，这里不再赘述。

采用这种结构，向透明反应槽中倒入饱和食盐水，在离子交换膜的作用下，阴极发生如下反应：2(H+)+2e＝H2↑，阳极发生如下反应：2(Cl-)-2e＝Cl2↑，总反应为：2NaCl+2H2O＝(通电)＝2NaOH+H2↑+Cl2↑。经氢气检验其和氯气检验器检验，能够检测到阴极和阳极分别产生了氢气和氯气。

由此可见，上述结构的电解演示仪能够完成电解饱和食盐水的演示仪，但是在实验的过程中，由于食盐水不断反应、不断减少，使得食盐水的液面逐渐降低，因此阴电极排和阳电极排不能在整个反应的过程中都浸入溶液中，导致整个装置的电阻会发生变化，影响了电解效率。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的电解演示仪做进一步优化设计，使得整个反应过程中，阴阳电极始终浸在溶液中，保证整个装置的电阻保持不变，提高电解实验的效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种离子交换膜法演示仪，该演示仪能够保持电极在整个实验过程始终浸在溶液中，保证整个装置的电阻保持不变，提高离子交换膜法演示仪的实验效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种离子交换膜法电化学演示仪，包括相互连通的阳极室和阴极室，连通二者的第三通道内可拆卸地设置有离子交换膜，所述阳极室、所述阴极室上分别设有阳极接线管、阴极接线管；所述阳极室和/或所述阴极室还设有注液管和排气管。

优选地，所述阳极室和所述阴极室均为独立设置的箱型结构，且二者的内侧均设有向内延伸的所述第三通道，所述第三通道的内侧设有端盖，所述阳极室的端盖、所述阴极室的端盖二者之一的内周壁设有用于安装所述离子交换膜的凹槽，二者中的另一者设有与所述凹槽相配合的凸块；且所述阳极室和所述阴极室通过设于所述端盖上的螺栓组件或者螺丝扣可拆卸连接。

优选地，所述阳极室和所述阴极室上还设有检测实验生成的气体体积的刻度。

优选地，还包括内、外两侧分别与所述阳极室、所述阴极室连通的中间室，所述阳极室与所述中间室的第一通道内、所述阴极室与所述中间室的第二通道内分别设有阴离子交换膜、阳离子交换膜；所述中间室也设有所述注液管和所述排气管。

优选地，在所述阳极室、所述阴极室中与阳极电极、阴极电极连接的导线的外部均包覆有热缩管，且所述接线管内的热缩管与所述接线管内壁紧密配合。

优选地，还包括为所述阳极室、所述阴极室加注溶液的漏斗，所述漏斗插装于所述注液管中，所述漏斗底部伸至所述阳极室或所述阴极室的底部；所述注液管内壁为磨砂内壁，且所述注液管的内径与所述漏斗的外径相等。

优选地，所述阳极室、所述阴极室在远离所述注液管的一侧的底端还设有排液管，且所述阳极室、所述阴极室在靠近所述排液管的一侧还设置有将所述阳极室下部、所述阴极室下部前后隔开的隔板，且所述隔板的底端与所述阳极室、所述阴极室的底壁连接，所述隔板的高度小于所述阳极室、所述阴极室的高度。

优选地，所述阳极电极为石墨、石蜡和氧化钌的混合物经氧化气氛高温处理的电极，所述阴极电极为石墨、石蜡和铂的混合物经还原气氛高温处理的电极。