高校化学教育現場に適応した融解塩電解リアルタイム演示装置の開発

适用于高中化学教育现场的熔盐电解实时显示装置的研制

• 批准号: 22915002
• 负责人: 坂野 健夫
• 金额: $ 0.36万
• 依托单位: Kanazawa Seiryo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22915002/
• 关键词: 高校化学教育; 融解塩電解; 演示実験

研究目的:実際の融解塩電解で起こっている現象を再現可能なマイクロスケール溶融塩電解装置を試作し,その溶融温度およびガス雰囲気を制御して行った実験を種々の金属塩に対して行った結果を集約し,最適な溶融条件を把握した上で,高等学校の理科教育現場に適用した小型で簡便な融解塩電解リアルタイム演示装置の開発を目的とした。研究方法及び研究成果1.電気るつぼ炉による金属塩の融解実験とその溶融温度制御方法の検討サイズの小さなアルミナるつぼ内で,金属塩(リチウム・カリウム・バリウム・ストロンチウム・カルシウム・ナトリウムの各塩化物)を溶融した。金属塩の溶融には,昇温速度が大きい電気るつぼ炉を用いた。溶融温度の監視と制御は各種金属塩の融点を考慮し,400～800℃の範囲で熱電対と温度調節器を組み合わせて実現した。その結果,種々の金属塩の融解が短時間で確実に行われていることを,目視とビデオカメラを用いて確認できた。2.析出した金属単体の質量と電気量との関係溶融した金属塩の電気分解を行った後に得られた金属単体は陰極に析出しているので,その電極のみを取り外して質量を測定した。この実験を電流値と通電時間を変化させて行った。その結果,析出した金属の質量と実験条件(電流値,通電時間)から計算された電気量との間にファラデーの電気分解の法則が適用できることが確認された。よって,目的の金属単体が適切に得られていることが示唆された。3.融解塩電解リアルタイム演示装置の開発1,2の予備実験で得た結果は,融解塩電解リアルタイム演示装置を設計する上で重要な知見になると考えられる。

Objective: To study the possibility of reproducing the phenomenon of melting and electrolysis in practice, to test the melting and electrolysis device, to control the melting temperature and temperature, to intensify the results of melting and electrolysis, to grasp the optimum melting conditions, and to develop a small and simple melting and electrolysis demonstration device suitable for science education in colleges and universities. Research Methods and Results 1. Melting Behavior of Metal Oxide in Electric Furnace and Methods for Controlling Melting Temperature. The melting temperature of metal is high, and the heating rate is high. Melting temperature monitoring and control of various metal melting point consideration, 400 ~800℃ temperature range of thermoelectric temperature regulator assembly and implementation As a result, the melting of the metal particles was confirmed by visual inspection in a short time. 2. The relationship between the mass and the electric quantity of the precipitated metal and the electric quantity of the dissolved metal is determined after the electric decomposition of the precipitated metal and the electric quantity of the precipitated metal. The electric current is changed. As a result, the quality of the precipitated metal and the conditions for calculation (current value, energization time) are confirmed. The target metal monomer is suitable for the production of fine powder. 3. The results of the preparation of the Melting Electrolyte Demonstration Device 1 and 2 are important for the design of Melting Electrolyte Demonstration Devices.