夾持式多功能電化學實驗夾介紹

電化學是高中化學教材的重點內容之一，電化學實驗在電化學教學中占有非常重要的位置。

《全日制普通高級中學教科書[必修加選修]化學》課本(人民教育出版社化學室編著)中的電化學實驗共7個:6個教師演示實驗，1個學生實驗。通常結合教學的需要，教師還會補充一些實驗，如Fe(OH)3膠體電泳的演示實驗和電鍍銅及銅的精煉等學生實驗。做這些實驗都要用到電化學裝置——原電池或電解池。

在發明多功能電化學實驗夾以前，我們按照課本上的裝置組裝原電池或電解池，電極和導線的連接方式大致有兩種:

1.把導線直接纏繞在電極上，然后通過鐵架臺的鐵夾把電極固定在裝置的適當位置;

2.采用帶支架的螺桿將電極固定，再用支架上的螺栓、螺母將導線固定在支架的適當位置。

兩種方式比較，第一種方式的電極和導線容易松開，導致電路中斷，第二種方式較好一些。

但是這種傳統的電極桿設計方式在實際使用中給教師和學生帶來了很多麻煩。其主要的問題是裝置不易維護，成本較高。一方面，電極連接到支架上后不易取下，活潑的電極材料如鋅片、鋁片等，在電化學反應中消耗后，難以進行更換，支架經常隨著電極消耗而報廢。另一方面，即使電極材料不消耗，也常常由于支架上的螺栓螺母易銹死，導致電路中斷而必須使裝置整體更換。若購買現成的多功能電化學實驗儀器，實驗效果相當好，但價格較昂貴，而且其中配套的玻璃儀器極易損壞，損壞后無法更換。

隨著我校探究式實驗教學的推廣，學生越來越渴望通過實驗完成大量的電化學實驗探究，但是受實驗裝置條件的限制，師生往往需要花大量的時間來組裝裝置，還常常觀察不到滿意的實驗效果。

我們積極思索，采用夾持定位的設計思想，設計了三個互相連接在一起的夾子:管口夾、電極夾和電線夾。三個夾子均用不銹鋼材料制作而成(見圖1)。管口夾用于夾持在直徑為15mm的普通U形管管口上;電極夾可夾持各種電極材料，如實驗室中易找到的鐵釘、碳棒和易剪成形的銅片、鋁片、鋅片等;電線夾可直接夾持導線裸露的接頭。這種設計方式，既便于更換電極材料，又利于分別觀察兩極實驗現象。

圖1

接下來，我們又考慮到有很多的電化學實驗是在250mL的燒杯中完成的，結合這個實際需要，我們又設計了可放置在250ml的燒杯上進行實驗的電極板。電極板的結構很簡單，即在一塊有機玻璃上固定兩組相互連接的電極夾和電線夾(見圖2)。我們很快在電腦上完成了設計，然后根據設計完成了制作。

圖2

電化學實驗夾研制成功后，2008年9月，我們將該裝置應用于《電解食鹽水》、《電解硫酸銅溶液》、《鋁制鑰匙鍍銅》、《原電池原理》4個學生實驗，效果較好。有了多功能電化學實驗夾，學生能夠結合實驗需要，比以往更加靈活、快速地更換電極材料，更高效地完成好電化學實驗，學生在電化學課外實驗中的探究也有了很大的進步。

在學生用電化學實驗夾進行實驗的探究中，我們欣喜地發現，電化學實驗夾小巧靈活，適宜完成很多對比實驗，這是現有傳統電化學實驗儀器很難做到的。例如，學生在做探究《影響干電池電動勢的因素》的實驗中，需要測出在不同濃度的氯化銨溶液中，不同電極組成的電池的電動勢變化的三組對比實驗，在使用電化學實驗夾來完成該實驗時，更快速靈活地完成了實驗。

特點:該教具采用夾持固定方式，設計合理、小巧輕便、操作方便，可快速固定U形管，快速更換電極材料，快速連接電路。與該教具配套使用的玻璃儀器與電極材料為實驗室常用器材。

用途:本教具適宜完成電化學知識中的學生實驗、教師實驗、學生實驗探究及電化學實驗中的對比實驗，如:原電池實驗、電鍍實驗、電解實驗、膠體電泳實驗、學生實驗探究等。

本裝置的具體用途有:

①探究離子濃度對溶液導電能力的影響，

②探究干電池原理，

③探究影響干電池電動勢的因素，

④探究鐵釘在不同外界條件下的腐蝕情況，

⑤探究鎂鋁電池在不同電解質溶液中的電流方向，

⑥探究工業上用電解法處理六價鉻廢液的方法，

⑦探究電解法與“雞尾酒”實驗現象。