在电解水的时候如何将产生的酸和碱隔离是得到碱性和酸.ppt

* 摘 要 在電解水的時候如何將產生的酸和鹼隔離是得到鹼性和酸性電解水的關鍵技術。我們利用紗布條來取代薄膜或是U型管，不但安全性高並且容易操作。另外我們改變了許多電解的變因，包括：不同的電壓以及在水中加入不同的雜質(如：明礬、氯鹽(氯化鋇、食鹽)、硫酸鹽(硫酸銅)、硝酸鹽(硝酸鉛、硝酸鉀)、以及碘化鉀等，以探討這些變因對電解水酸鹼度所產生的變化。 圖1. 實驗設備 圖2. 酸鹼度測試筆 壹、研究動機 我們很好奇市售的電解水機到底是利用什麼原理，可以將自來水經過電解之後就變成對人體有益的鹼性水？但是在自然與生活科技第四冊的2-1並沒有說明如何將電解的酸性水與鹼性水分離，因而更增加了我們的好奇心。另外溶解在水中的鹽類對於水的電解又有什麼影響？在好奇心的驅駛下，我們幾位同學決定一起探討電解水的奧秘。 貳、研究目的 我們希望藉由這次的研究，來探討以下幾個問題： 一、電解水的時候如何將酸和鹼分開 二、水中雜質，包括明礬、氯鹽(氯化鋇、食鹽)、硫酸鹽(硫酸銅)、硝酸鹽(硝酸鉛、硝酸鉀)、以及碘化鉀對於電解後水 溶液酸鹼度的影響 三、不同的電壓對於電解後水溶液酸鹼度的影響 參、實驗器材 1.氯化鋇 2.硫酸銅 3.硝酸鉛 4.碘化鉀 5.硝酸鉀 6.明礬 7.蒸餾水 8.燒杯 9.量筒 10.三樑天平 11.玻棒 12.電源供應器 13.碳棒 14.數位電錶 15.鱷魚夾 16.膠帶 17.溫度計 18.酸鹼度測試筆(Hanna HI 98107) 19.校正用標準液 20.食鹽 肆、準備工作 1. 藥品: 準備0.0017莫耳濃度的下列溶液 2. 實驗環境準備 a). 準備電解設備(如圖1)、酸鹼度測試筆(如圖2)。 b). 以pH值7.0和pH值4.0的標準溶液校正酸鹼度測試筆。 紗布條 圖3. 紗布條實驗裝置圖 圖4. 使用一個杯子電解水的情形 伍、實驗內容 基本實驗1：酸鹼隔離 實驗目的：驗證紗布條在電解水的時候是否能有效地將酸和鹼隔開 一、實驗步驟： 1. 將兩杯0.0017莫耳濃度的食鹽水裝上碳棒以及碳棒架，如圖3所示 2. 將紗布條跨在兩杯食鹽水上，如圖3所示 3. 接上直流電源供應器，並將電壓調至120V開始電解 4. 電解30分鐘後，關閉電源並取下紗布條 5. 測量正/負極兩杯溶液的酸鹼值，以確定紗布條在電解水的時候是否能有效地將酸和鹼隔開 二、實驗結果： ? 蒸餾水的pH值：6.1 ? 食鹽水溶液電解前的pH值：6.2 ? 電解後正極那一杯溶液的pH值：3.5 ? 電解後負極那一杯溶液的pH值：10.2 三、實驗發現： 以紗布條取代薄膜或是U型管在電解水的時候能有效地將酸和鹼隔開。 本實驗將正、負電極分別放在不同的杯子以達到酸鹼分離的效果，和一般的電解將正、負電極 放在同一個杯子，如圖4的結構不同。 基本實驗2：較佳的電解電壓 實驗目的：找出何種電壓在電解食鹽溶液的時候，酸鹼度變化最為明顯，最適合作為後續電解 其他溶液所使用的電壓 一、實驗步驟： 1. 分別以直流(DC)5V、10V、20V、60V、和120V進行下列的步驟 2. 在兩杯0.0017莫耳濃度食鹽水上架上碳棒和紗布條開始電解 3. 每十五分鐘測量一次正負極的溫度和酸鹼值 4. 重複步驟3，總共電解兩個小時 5. 觀察並紀錄結果 二、實驗結果： 1. 不同電壓電解食鹽溶液正/負極溶液pH值的變化情形如圖5所示 2. 不同電壓電解食鹽溶液的電流變化情形如圖6所示 三、實驗發現： 1. .圖5顯示以5V的電壓電解食鹽溶液，它的效果並不明顯 2. 以10V的電壓電解食鹽溶液，負極鹼性的變化比較明顯，但是需要較長的電解時間 3. 以20V、60V和120V的電壓電解食鹽溶液，它的效果就比較明顯 4. 由圖6我們可以觀察到只有在電壓為60V和120V的時候電解電流明顯比較大，特別是在120V的時候 後續的實驗我們就採用60V和120V這兩種電壓來電解各種溶液，以便觀察結果。 圖 5. 電解食鹽溶液不同電壓正/負極溶液pH值的變化情形 圖 6. 電解食鹽溶液不同電壓的電流變化情形 圖7. 電解碘化鉀溶液正/負極pH值的變化情形 圖8. 電解硝酸鉛溶液正/負極pH值的變化情形 實驗2：硝酸鉛水溶液電解後酸鹼度的變化 一、實驗步驟： (同實驗1) 二、實驗結果： 以DC 60V和120V電解硝酸鉛溶液正/負極pH值的變