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科學童玩:環保鞭炮(水的電解原理應用)
2010/03/23 15:19:17瀏覽5240|回應0|推薦9

指導教授:方金祥 院長

材料:

電池、電池釦帽、廢光碟、滴管、珍珠奶茶吸管、三角迴紋針2支、鱷魚夾2支(紅黑各一)

作法:

底座部份

1. 剪二段4公分長的珍珠奶茶吸管。

2. 將吸管一端呈輻射狀剪成 12 等分,其中一段吸管需剪開(滴管才能塞進去)。

3. 以熱熔膠將吸管固定在光碟片上,須將滴管塞進已剖開的吸管中擇取適當內徑(可以取出、置入)再黏著(不可將滴管黏住),且剖面朝光碟片中心。

4. 用熱熔膠加強吸管與光碟片的接合,以免漏水。

5. 注意二個吸管的間距不可過寬,以滴管彎曲可及為範圍。

滴管的電極部份

1. 三角迴紋針尾端拉直,左右交叉插入滴管裡成為正負電極,二支迴紋針必須保持距離不短路,如下圖。

2. 以熱熔膠固定迴紋針後,沖冷水加速冷卻定型。

添加水溶液

1. 滴管吸進氫氧化鈉水溶液約八分滿後,置於吸管座上。

2. 將另一個吸管座加水九分滿,再滴入清潔劑,以滴管尾端攪勻。

3. 將滴管尾端彎進裝有清潔劑溶液的吸管座中。

電池接頭部份

1. 將電池釦帽電線外皮剝除約2~3公分。

2. 取下鱷魚夾的絕緣套,穿進電線後,將電線的芯線穿進鱷魚夾、扭緊,再套上絕緣套,如下圖。

玩法:

    將電池與釦帽連接,鱷魚夾接到滴管的三角迴紋針電極上,由於氫氧化鈉水溶液中的水產生電解作用,分解出氫氣與氧氣,經過滴管使清潔劑溶液冒出許多泡泡,只要將點燃的火柴棒(不用打火機是因為怕燒壞滴管)平行靠近這些氣泡,即會產生爆鳴聲,可重複引爆,又不會產生灰燼與有毒氣體,故稱環保鞭炮。

    不使用時,須先拔出滴管,此時滴管尾端殘留的清潔劑會形成小氣泡,可用點燃的火柴將其引爆,或待其自然撐破,再拔除電池。以免清潔劑進入滴管內,破壞氫氧化鈉溶液的效用。

  

水的電解原理

定義:利用電流的作用,使水分解出其組成物質的方法,稱為水的電解。18世紀時,科學家即利用氫燃燒可生成水的現象,認定水是由氫、氧所組成,而19世紀尼可爾生首次以伏打電池將水分解成氫氣及氧氣。

水的電解:

(1) 純水極難電解,通常水中加入氫氧化鈉或硫酸幫助導電。

(2) 以碳棒或注射針頭做為電極。

(3) 電極時通入直流電,在水中 OH–離子移向正極,在正極可收集到氧氣,而 H+移向 負極,在負極可收集到氫氣

(4) 負極產生的氫與正極產生的氧,其體積比為2:1,質量比為1:8。

(5) 電解時,使用直流電的電壓愈高,電池串聯愈多,或兩極的極棒愈靠近,電解產生氣泡的速率愈快。

(6) 由於所產生的氫氣與氧氣的密度比水小,且不溶於水,利用這種性質以收集氣體的方法稱為排水集氣法。

氫的檢驗:在 負極收集的氣體,以點燃的火柴移近試管口,放開手指,則發生爆鳴聲,且有淡藍色的火焰,這種氣體是氫氣,可以燃燒, 有可燃性,但插入試管內的火柴則熄滅,表示氫沒有助燃性。

氧的檢驗:由 正極所收集氣體,將留有餘燼的火柴移近倒置的試管口,放開手指,會使火柴復燃,這種氣體是氧氣,可幫燃燒,有助燃性。 

( 知識學習隨堂筆記 )
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引用
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