超微量電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)研究

王錦化 付 艷 史晶晶

（徐州師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 江蘇 徐州 221116）

由于新課程電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性部分的教學(xué)內(nèi)容理論性較強(qiáng)，不少學(xué)生對微觀運(yùn)動理論的理解感到困難［1，2］。在教學(xué)中，非常需要增加一個能夠加強(qiáng)學(xué)生直觀認(rèn)識酸、堿、鹽本質(zhì)，掌握強(qiáng)、弱電解質(zhì)電離平衡概念的學(xué)生實(shí)驗(yàn)［3］，但是由于開設(shè)電解質(zhì)導(dǎo)電性學(xué)生實(shí)驗(yàn)的試劑用量太大、廢液排放量過多。所以，迄今也很少有學(xué)校能夠讓每位學(xué)生都動手參與這個實(shí)驗(yàn)。為了解決這一難題，我們開展了超微量化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，并成功地將試劑用量降低到常規(guī)實(shí)驗(yàn)的萬分之一，即達(dá)到了微升級，且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象生動趣味，儀器制作簡單、材料唾手可得。超微量化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開展，為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)思想，訓(xùn)練其實(shí)驗(yàn)動手能力，加深理解化學(xué)理論知識提供了一種趨近于綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法。

一、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

直流穩(wěn)壓電源、超微量滴管、電烙鐵、焊錫、電鉆、Φ3．9mm 鉆頭、鋼鋸、酒精燈、Φ4mm×15mm 炭棒（廢 7 號電池中的炭電極）、鐵釘、導(dǎo)線、飲料吸管、發(fā)光二極管、蜂鳴器（或音樂集成片）、帶風(fēng)葉的直流電動機(jī)、有機(jī)玻璃下腳料，洗瓶、1mL注射器，氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、醋酸、氨水、無水乙醇、蠟燭、去離子水。

二、儀器制作

1．超微量滴管的制作

先取一根飲料吸管，在酒精燈火焰上方加熱至透明狀，離開火焰拉伸，尺寸見圖1所示，冷卻后截割，尖嘴滴出的液滴不應(yīng)大于5μL。然后將尖嘴套在1mL注射器上，即成。

圖1 超微量滴管尖嘴示意圖

2．超微量反應(yīng)槽的制作

從有機(jī)玻璃下腳料上，截取一塊8×10×15mm的矩形塊，在其上表面中心，鉆一個直徑6mm、深6mm的半孔。然后在有機(jī)玻璃矩形塊的兩側(cè)對準(zhǔn)凹槽中心，各鉆1只略小于炭電極直徑的通孔，將有機(jī)玻璃塊放在沸水中燙軟，趁熱將兩只電極分別插入孔中，使其過盈接觸，如圖2所示。為防止反應(yīng)槽中的液體滲漏，再分別用熱蠟燭油密封電極周邊的縫隙。最后，按圖2電路，在敷銅板上焊接好發(fā)光二極管、蜂鳴器和的電動機(jī)等電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性顯示器件［4，5］。

圖2 電路圖及超微量反應(yīng)槽半剖圖

三、實(shí)驗(yàn)步驟

用超微量滴管分別移取鹽酸、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液、醋酸、氨水、無水乙醇等試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每次加2滴（10～15μL）。打開電源，觀察發(fā)光二極管、蜂鳴器以及電動機(jī)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。當(dāng)加入強(qiáng)電解質(zhì)溶液時，紅、綠發(fā)光二極管發(fā)出美麗明亮的紅、綠光，蜂鳴器發(fā)出響亮的聲音，電動機(jī)風(fēng)葉飛快轉(zhuǎn)動；加入醋酸或氨水時，紅、綠發(fā)光二極管僅發(fā)出微弱的紅、綠光，蜂鳴器發(fā)聲微弱，電動機(jī)風(fēng)葉不轉(zhuǎn)動；而加入無水乙醇時，各種顯示器既無聲、光，也無轉(zhuǎn)動。由此，超微量實(shí)驗(yàn)非常直觀生動而趣味的區(qū)別了強(qiáng)、弱電解質(zhì)和非電解質(zhì)。注意：每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)完畢后，都要用去離子水清洗。

四、結(jié)論

超微量電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)的試劑用量僅是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的萬分之一，而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻非常生動趣味，儀器制作材料來自廢物利用，操作簡便，易清洗，并可反復(fù)使用，這為學(xué)生人人參與動手實(shí)驗(yàn)提高了可能。超微量電化學(xué)實(shí)驗(yàn)完全突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的框框，既為新課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供一種全新的概念和方法，也為培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的動手能力提供了一種全新實(shí)踐平臺。

［基金課題：徐州師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理研究課題子課題，NO．L2011Z05；徐州師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教育教學(xué)研究重點(diǎn)課題子課題，NO．HGXYJY2011Z02。］

［1］ 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·選修4［M］．北京：人民教育出版社，2005：40－44

［2］ 王祖浩等主編．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（選修）［M］．南京：江蘇教育出版社，2005：58－60

［3］ 王錦化．增設(shè)“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的制作”教學(xué)內(nèi)容的體會［J］．化學(xué)教育，1999，20（1）：33－34

［4］ 王錦化．聲光指示導(dǎo)電試筆［J］．化學(xué)教育，1988，9（1）：49

［5］ 王錦化．自制電解質(zhì)導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)儀器兩例［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，1988，10（3）：91－92