一种利用排水法检测气体体积的装置的制作方法

1.本实用新型涉及教学用具领域，具体是一种可多人同时合作进行的利用排水法检测气体体积的装置。


背景技术：

2.目前，利用化学、生物反应产生气体的快慢和体积大小的变化推断反应过程、反应实质的实验贯穿中学、大学的实验课堂，如初中化学的“金属置换反应”、初中生物的“光合作用产生氧气”、高中化学的“甲烷取代反应”和高中生物的“比较过氧化氢在不同条件下的分解”等实验，都涉及气体的排放和收集。部分学校（尤其是边远地区中学）因实验器材缺乏而使用实验教学视频取代真实实验，学生因为不能亲自动手操作，对实验的原理和过程无法深刻理解而掌握，也丧失诸多自主探究机会。部分学校虽能为学生提供动手操作机会，但多是利用传统的教学方法，即在老师指导下以个人或者小组为单位以一个或者多个玻璃试管开展。以玻璃试管为集气实验的主要器材虽然能完成实验教学任务，但实际情况是学生在此类实验过程中往往无法快速精准定量，个人或者小组之间的实验结果误差较大，无法进行横向比较和分析，导致学生很难真正掌握所学知识；另一方面，由于多个对比实验不方便同时进行，个人或者小组的实验操作需多次重复然后再取平均值方能横向比较分析，这导致实验操作时间较长，40分钟的课堂远不够用，课堂教学效率低下；在个人或者小组使用多个试管进行重复实验时，由于同步操作比较困难，容易造成过大的组内误差，甚至有时错过实验结果的记录和观察时间；上述三者均使特定课堂教学目标的达成度大打折扣。


技术实现要素：

3.为克服现有装置无法实现精确实验结果比较、提供自主探究活动性能不足等问题，本实用新型提供了一种利用排水法检测气体体积的装置，该装置不仅能有效计测产气反应速度的快慢和产气体积的大小，减小实验误差，同时能使多个实验处理同时进行，缩短实验时间，实现实验进程的实时对比，使实验数据更具说服力，从而提高课堂教学效率，提高课堂教学目标的达成度。另外，该装置还能为学生提供一种同时多人协作探究的实物平台，实现实验操作人员分工明确、各司其职、高效协作，从而有效培养其团队精神，培养学生创新意识，激发学生的创新欲望，锻炼学生的创新能力。
4.实现本实用新型目的的技术方案是：
5.一种利用排水法检测气体体积的装置，包括底盘、中盘、上盘及由下至上固定连接底盘、中盘、上盘的中心轴，底盘、中盘及上盘整体呈“王”字形，其中：
6.底盘由外圈圆柱和内圈圆柱构成，内圈圆柱紧贴于外圈圆柱，并高于外圈圆柱，用于装载和固定西林瓶；
7.中盘由含有数个规律分布的辐射孔的夹板拼接构成，辐射孔供输液导管穿过，夹板上开设有呈环状规律分布的圆形浅凹槽，圆形浅凹槽的直径与夹板内辐射孔的离心方向上下重叠；
8.上盘主体为圆环，由中心轴发出的辐射支撑，圆环外圈有竖条形镂空，镂空处内层设有用于连接移液管夹的铰链；
9.中心轴为内穿数个环形排列穿孔的空心轴，中心轴内穿孔的径向切面与上盘圆环外圈的竖条形镂空径向切面在垂直方向相互重叠，输液导管自穿孔中穿过直至上盘，与移液管相接。
10.所述外圈圆柱为由透明塑料（亚克力）制成的可拆装组合式环形透明空心圆柱，其上开设有呈环形排列的凹槽，用于装载和固定西林瓶。
11.所述中心轴穿孔的径向切面与中盘夹板内的辐射孔的径向切面重叠。
12.本实用新型的有益效果是：
13.1.实时对比，缩短实验时间：与传统的排水装置相比，本装置可以多组处理实验同时进行，一方面可以实时对比试验进程，另一方面极大缩短了实验时间；
14.2.封闭实验，减少实验误差：气体因西林瓶内混合物发生化学、生物反应产生经输液导管到移液管，全程密闭性良好；
15.3.准确测量反应速率，实验数据更具说服力：本装置可通过记录移液管底部流出的第一水滴时点，从而准确计量西林瓶内混合物开始混合到移液管底部流出第一水滴时间间隔，从而准确确定发生化学、生物反应的最初反应速率，也可以记录既定时间范围内移液管流出水的体积，计测每个实验处理产生的气量，经对比分析，得出酶促反应速率以及各金属离子对酶促反应的影响；
16.4.规格灵活可变：本装置预设20组实验处理，可根据实验需要，通过铰链调整移液管夹的数量，产品装置灵活可变，同时也可根据个人需求定制不同的规格；
17.5.材料价格便宜：本装置使用的材料便宜易得，西林瓶和移液管均为实验室常见器材；
18.6.适用范围广：本装置虽以“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验出发，但并不局限于该实验，本装置适用于大多数以排水法测量气体体积或反应速率的实验，以及比较产气快慢的实验，具有适用性广的特点。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例的整体图；
20.图2为本实用新型实施例的三视图；
21.图3为本实用新型实施例的纵剖面构造图；
22.图4为本实用新型实施例的三维分解图（结构顺序从上往下，依次为顶部视图、中部侧视图、导管图、底部视图）；
23.图5为西林瓶与移液管的连接图及移液管、小烧杯、西林瓶的外形图；
24.图中：1.支撑中心管，2.夹子根部圈，3.移液管夹，4.移液管，5.输液导管，6.小烧杯，7.中轴，8.中盘，9.西林瓶，10.底盘，11.吸附垫。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的阐述，但不是对本实用新型内容的限定。
26.实施例：
27.如图1-4所示，本实用新型一种利用排水法检测气体体积的装置，整体呈现“王”字形，分为底盘、中盘、上盘和中心轴四部分。其中：
28.底盘由外圈圆柱和内圈圆柱构成，外圈圆柱是由透明塑料（亚克力）制成的可拆装组合式环形透明空心圆柱，朝上面具有环形排列凹槽，用于装载和固定西林瓶；内圈圆柱紧贴外圈，并高于外圈；
29.中盘由含有数个规律分布的辐射孔的夹板拼接构成，辐射孔供输液导管穿过；夹板朝上面板有环状规律分布圆形浅凹槽，圆形浅凹槽的直径与夹板内辐射孔的离心方向上下重叠，其可承载小型烧杯，用以承接移液管滴落的水体；
30.中心轴为内穿数个环形排列的穿孔的空心轴，用以固定底盘、中盘和上盘三部分。输液导管从穿孔中穿过到达上盘； 穿孔的径向切面与中盘夹板内的辐射孔的径向切面重叠；
31.上盘主体为圆环，以中心轴及其发出的辐条支撑，圆环外圈有竖条形镂空，镂空处的内层具有铰链，用以连接移液管夹，当移液管夹不使用时，可以向下收起。中心轴内穿孔的径向切面与上盘圆环外圈的竖条形镂空径向切面，在垂直方向相互重叠。来自中心轴的输液导管经过圆环，到达移液管夹末端，与移液管相接。
32.如图5所示，本装置的检测方法包括如下步骤：
33.a.事先准备所用试剂；
34.b.用洗耳球将移液管装满水，用软胶塞塞住移液管顶端，并将其固定于移液管夹上；
35.c.根据实验处理数取等数干净西林瓶置于底盘朝上面板的凹槽；
36.d.根据目标实验原理要求，先将量化的一定量的某一反应底物注入西林瓶并以橡胶盖封闭(若同时加入两种以上底物，应注意底物之间不能发生化学或者生物反应)；
37.e.依次取一根两端连接注射针头的输液导管，一端插入西林瓶，另一端插入移液管软胶塞，使三者形成闭合气路；
38.f.根据目标实验设计要求以带针头注射器量取一定量反应底物（液体），注射器针头插入西林瓶后，将反应底物（液体）在规定的时间内同步注入瓶内并立即抽出和计时。
39.应用实施例：比较过氧化氢在不同条件下的分解
40.以fe
3
、cu
2
等不同金属离子对酶促h2o2分解的影响的实验为例。用洗耳球将移液管装满水，用软胶塞塞住移液管顶端，并将其固定于移液管夹上。依次在中盘、中心轴、上盘垂直方向对准的穿孔中穿插等长的输液导管，然后两端均连接同规格的注射针头，上端针头插入软胶塞，与移液管相通；依次向底盘朝上面板上的各个西林瓶内加入10ml h2o2溶液，立即橡胶塞瓶盖密封；下端针头插入底盘朝上面板上的各个西林瓶橡胶塞瓶盖，与西林瓶接通；从而形成闭合气路。根据实验目的，以带针头注射器，依次向各个西林瓶滴加1.00 ml fe
3
或者1.00 ml cu
2
等其他金属离子溶液或者1.00 ml酶溶液，并计时。当h2o2发生化学或者生物反应产生氧气时，闭合气路内压力增大而导致移液管内的水从移液管下端流出，记录既定时间范围内移液管流出水的体积，计测每个实验处理产生的氧气量，经对比分析，得出酶促反应速率、金属离子及其不同浓度对酶促反应的影响。此不仅加深学生对酶的功能和本质的理解，也能有效地展示金属离子及其不同浓度对酶促反应的影响，不但丰富此经
典实验的内容，也能拓展学生的知识面，最重要的是启迪学生的创新意识，激发学生的创新欲望，锻炼学生的创新能力。