電解飽和食鹽水實驗的優化設計

摘要：用J型管對電解飽和食鹽水實驗進行了優化設計。新設計具有實驗現象明顯、綠色、操作簡單且安全、時間短、可反復操作等優點。

關鍵詞：J型管；電解飽和食鹽水；優化設計；化學教學

文章編號：1005－6629(2012)1－0045－02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

電解飽和食鹽水實驗，是蘇教版普通高中課程標準教科書《化學1》中的一個重要演示實驗。但課本中的實驗操作存在以下不足：一、兩極看到少量氣泡雖然較快，但要收集一試管的氫氣，需要較長一段時間。書上的2 min會不夠，既使用最小的試管(5ml)，電壓20V，也至少要5min。二、檢驗氯氣的過程不夠簡便也不環保。由于采用一支U型管，U型管上端已存在部分空氣，會對氣體的收集有所影響，尤其氯氣的黃綠色很淺，且在驗證過程中難免有部分氯氣泄漏。

我們通過多次探究對該實驗做了如下的優化設計。

1 實驗用品

儀器材料：直流電源、J型管、注射器、石墨棒、鐵片、表面皿、導線、導管與橡膠管若干。

藥品試劑：精制飽和食鹽水、氫氧化鈉溶液、淀粉碘化鉀試紙、肥皂水、酚酞試劑。

2 實驗裝置

如圖1所示：

(1)J型管中裝入已精制的飽和食鹽水，其中低端要裝滿液體，排盡空氣，高端加入幾滴酚酞試劑。

(2)J型管低端塞上單孔橡皮塞，石墨碳棒作為陽極，插入注射器。插入液體中的碳棒長度最好等于J型管兩端的高度差。若碳棒長度過短反應不夠充允過長會則會引起溶液溢出J型管高端。注射器排盡空氣，內壁預先粘有濕潤的淀粉碘化鉀試紙，注射器的針頭露出橡皮塞即可。

(3)J型管高端塞上單孔橡皮塞，鐵片作為陰極，并且插入導管，外導管連接如圖1。鐵片宜剪成細條狀，加大與溶液的接觸面積。導管接觸肥皂水的一端最好使用尖嘴，能夠更好地吹出氣泡。

3 實驗步驟

(1)按圖1所示搭建好裝置，接通電源，調節電壓約為20V，反應開始。

(2)觀察J型管兩端產生氣體，J型管高端液面變成紅色，說明有氫氧化鈉生成。表面皿上的肥皂水有氣泡吹出。待低端產生的氣體，將液面壓到電極末端以下時，反應自動停止，整個過程需時不到2分鐘。

(3)用點燃的火柴靠近表面皿上的氣泡，若發出尖銳的爆鳴聲，可驗證為氫氣。

(4)用注射器抽取陽極產生的黃綠色氣體，若注射器內壁濕潤的淀粉碘化鉀試紙從無色變成藍色，可驗證為氯氣。

(5)當用注射器抽氣之后，J型管低端的液體又上升與石墨電極接觸，反應繼續進行。

(6)最后，將注射器中多余的氯氣緩慢注入堿液中(處理尾氣)。

4 優點

(1)實驗現象明顯。由于J型管低端預先是裝滿液體的，排盡了空氣，所以產生的氣體為較純凈的氯氣，遇到注射器中的濕潤淀粉碘化鉀試紙的變色反應十分明顯。

(2)反應時間短。不用收集一試管的氫氣來檢驗氫氣，只要有少量就可以吹出肥皂泡，且驗證氫氣安全，具有趣味性。

(3)實驗可循環進行，實驗現象再現性好。只要控制注射器對氯氣的抽放就可以了，免去了很多步驟。若要反復驗證實驗，操作也是很方便的。

(4)體現綠色化的思想。實驗過程中，氯氣沒有與空氣接觸，實現零污染。

參考文獻：

[1]王良民，電解飽和食鹽水的實驗改進[J]，實驗教學與儀器，2007，(11)：23

[2]韓學忠，電解飽和食鹽水的實驗改進[J]，教學儀器與實驗，1993，(6)：14