電解飽和食鹽水實驗的綜合改進及拓展應用

【摘 要】現代課堂教學更突出教學的探究性，關注學生在探究中的參與和創新。本文對電解飽和食鹽水實驗進行綜合改進，設計出適合學生探究電解原理、氯氣的制取和性質的實驗，為實現課堂教學的探究化提供了方便。

【關鍵詞】電解 飽和食鹽水 實驗改進 氯氣的制取

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）25-0130-02

一 問題的提出

電解飽和食鹽水實驗是聯系元素化合物與電化學的紐帶，在中學化學中具有舉足輕重的地位，也是歷年高考考查的重點之一。現行山東科學技術出版社普通高中標準實驗教科書《化學反應原理》“活動·探究”欄目中提出的電解飽和食鹽水裝置，可有效用于演示實驗，但是用于開展學生自己動手的自主探究活動，該裝置尚存在許多的不足和缺陷：反應在U型管里進行，使得離子在兩極之間遷移距離過長，造成整個電路的電阻較大，電源功率損耗大﹔實驗過程使用帶支管的U型管、鐵架臺、學生電源、配有交流電的插座，學生必須在實驗室中才能完成探究過程，幾十個教學班的授課活動都安排在幾個實驗室來完成，教學時序是不允許的；實驗裝置未設置電解飽和食鹽水所得三種產物的檢驗方法，只讓學生觀察石墨電極的變化，使學生對電解原理的探究表面化，無思維拓展空間；U型管的支管排出的氯氣沒有及時處理，不符合綠色環保的新理念。為此，我對該實驗裝置進行了改進。改進后的實驗裝置可以方便學生開展自主探究活動，再將裝置加以適當地改裝，運用于實驗室制取氯氣，取得了良好的教學效果。

二 實驗材料及藥品

材料：550mL可樂飲料瓶、廢舊干電池（1號）、帶有茂菲氏滴管的輸液皮條、導線（帶鱷魚夾）、9V疊層電池、衛生香、火柴。

三 實驗儀器裝置圖

實驗儀器裝置圖，見圖1。

四 裝置的制作

第一，取廢舊1號干電池，用尖嘴鉗剝離出碳棒（保留銅冒），備用。

第二，取輸液皮條沿茂菲氏滴管口處剪去上端導管，保留茂菲氏滴管下端導管及輸液針頭，備用。

第三，取550ml可樂飲料瓶剪去上部，高度比碳棒略長即可。

第四，在可樂瓶底座凹陷處用烙鐵打兩個大小與碳棒粗細相當的小孔。銅冒向外，小心在可樂瓶底座上安裝碳棒，用作電解電極。為防止漏液，可用玻璃膠粘牢。

第五，用烙鐵將一端連有鱷魚夾的導線焊接到碳棒的銅冒上。

第六，向可樂瓶底座內倒入適量的電解液，將茂菲氏滴管套裝在碳棒電極上，用9V疊層電池連通電路，實驗裝置

（如圖1所示）制作組裝完成。

五 裝置的使用

第一，向可樂瓶底座內注入飽和食鹽水（事先滴加幾滴酚酞溶液）至液面恰好沒及碳棒。

第二，將茂菲氏滴管套裝在碳棒電極上，輸液皮條針頭放入事先分別注有肥皂水、淀粉KI溶液的可樂瓶蓋中。

第三，用9V疊層電池連通電路（注意電解池的陰、陽極要與產物檢驗方法保持一致），開始電解。當輸液皮條針頭持續冒出氣泡，斷開電源。

第四，觀察可樂瓶蓋內淀粉KI溶液顏色變化，溶液顏色變藍證明電解池陽極發生氧化反應產生Cl2；用燃著的衛生香點燃可樂瓶蓋內的肥皂泡，聽見爆鳴聲證明電解池的陰極產生H2；同時還可以觀察到可樂瓶底座內陰極附件溶液變成紅色，證明有堿性物質生成。

第五，取出輸液皮條，從茂菲氏滴管處注入30%的KOH溶液，清除殘留在導管內的氯氣，防止氯氣外溢造成污染。

第六，倒出可樂瓶底座內的殘液，再依次探究電解飽和CuCl2溶液、飽和Na2SO4溶液、飽和CuSO4溶液，通過檢驗、觀察、記錄實驗現象，分析電極產物，探究出電解原理。

六 改進的優點

第一，本套實驗裝置的制作完全取材于廢棄物品，體現了經濟節約的教育理念。裝置制作簡單，實驗操作過程簡潔、安全。學生可以通過收集廢棄物品，購買疊層電池自制出電解裝置，教師只需提供電解時使用的溶液就可以在新授課中完成探究活動，培養了學生動手、動腦能力。

第二，運用本套實驗裝置進行電解實驗，能更好地檢驗電解產物，激發出學生學習化學的興趣：溶液電解后遇酚酞、石蕊，顏色的紅、藍變化，淀粉KI溶液遇氯氣顏色變藍，肥皂泡的爆鳴，衛生香的復燃，無不引起學生的探究欲望。探究實驗的實施讓教材設置的“活動·探究”欄目落到實處。

第三，教學實踐中，通過本套實驗裝置對多種物質進行電解探究實驗，便于同學比較不同電解質溶液的電解情況，可以加深對知識的理解，提高學生對此類試題的分析能力。

第四，該實驗裝置創新使用輸液皮條的茂菲氏滴管收集電解過程中產生的氯氣，并用30%的KOH溶液及時處理，防止氯氣的外溢，體現了綠色環保的教育理念。

七 裝置的拓展應用

第一，氯氣的制取及性質探究。現行魯科版普通高中標準實驗教科書《化學必修1》研究物質性質的基本程序的案例中安排了氯氣的系列實驗。要完成氯氣性質系列至少需要10瓶左右的氯氣。如果使用魯科版普通高中標準實驗教科書《化學必修2》所提供的裝置制取氯氣，由于濃鹽酸和二氧化錳用量的限制，不可能一次性制取大量的氯氣。添加藥品，更換集氣瓶時，都會造成氯氣的逸散。完成氯氣性質探究實驗時，普通集氣瓶體積較大，實驗結束氯氣會有一定的剩余，上課時若不能及時處理，氯氣外泄，不僅造成制取氯氣時藥品的浪費，增加實驗成本，而且污染教室環境，對師生的身心健康造成一定的傷害。使用改進的裝置，利用電解原理，制取氯氣，安排學生完成氯氣性質實驗探究，能夠彌補教材實驗設計的不足。

第一，收集廢棄材料并清洗、消毒、加工：550mL可樂飲料瓶、廢舊1號干電池、導線（帶鱷魚夾）、青霉素小瓶（保留橡膠塞）、廢舊一次性注射器。

第二，按裝置圖（如圖2所示）組裝實驗裝置。

第三，將飽和食鹽水注入可樂瓶底座至沒及碳棒電極為止。在兩只石墨電極上套裝青霉素小瓶，等待收集氣體。

第四，用20V學生電源將電路連通，開始電解。當青霉素小瓶收集滿氯氣時，斷開電源，取下小瓶，用橡膠塞蓋緊。再套裝青霉素小瓶，接通電源，繼續電解飽和食鹽水，直至收集到所需量的氯氣。

第五，每臨上課時將盛有氯氣的青霉素小瓶和所需實驗用品帶入教室，用一次性注射器向青霉素小瓶內注入相應的試劑，既可以做演示實驗，也可以安排學生的探究實驗。

改進后的實驗，利用電解飽和食鹽水實驗原理制取氯氣，使用一次性注射器向盛有氯氣的青霉素小瓶中注入試劑，探究氯氣性質系列實驗，減少氯氣在制取與使用過程中的泄漏，尋找到一種較好的氯氣制取、貯存的方法；制取氯氣，探究氯氣性質，藥品用量比較少，操作簡單，實驗現象明顯，便于學生開展探究實驗，易于激發學生學習化學的興趣。

新課程標準更突出以學生為本，關注學生素質的全面發展，關注學生在探究中的參與和創新，讓學生去探究、去主動獲取知識，解決問題。電解飽和食鹽水實驗的優化改進，不僅彌補了教材實驗的不足，而且為課堂教學過程的探究化提供方便。實踐表明，只要教師發揮聰明才智，大膽革新，總能在探究化課堂教學中凸顯新意，在新意中綻放精彩。

參考文獻

[1]化學課程標準（實驗稿）[M].北京：北京師范大學出版社，2003

[2]普通高中課程標準實驗教科書化學1（必修）[M].濟南：山東科學技術出版社，2007：13

[3]普通高中課程標準實驗教科書化學2（必修）[M].濟南：山東科學技術出版社，2007：48

[4]普通高中課程標準實驗教科書化學反應原理（選修）[M].濟南：山東科學技術出版社，2007：13、33

[5]李安峰.巧用青霉素小瓶制作電解實驗微型探究儀[J].化學教學，2010（5）：50

[6]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

[7]羅兵.氯氣制備及性質實驗裝置的組合化與微型化設計[J].化學教學，2012（5）：51

〔責任編輯：李爽〕