適合學生探究的微型電解實驗設計再研究

朱鵬飛

（無錫市第一中學 江蘇 無錫 214031）

針對教科書介紹的相關電解實驗方案存在試劑用量較多、實驗現象不易被所有學生看到、不太適合學生進行自主探究等不足，筆者借助于天然指示劑紫甘藍汁，利用西林瓶（一種膠塞封口的小瓶子）、飲料瓶蓋、注射針針頭、電池、鉛筆芯等物質設計了適合學生探究的微型電解實驗［1］，經常態課堂和綜合實踐活動課中應用，效果良好。

圖1 微型電解實驗裝置［1］

該實驗設計參加了無錫市中學化學實驗設計大賽和江蘇省理化生實驗教學設計比賽，均獲得一等獎的好成績。比賽后不少現場觀摩的老師和筆者探討微型實驗的設計，認為該實驗設計巧妙、現象明顯、表征手段獨特、低成本、綠色化；但也有一些老師認為該設計如果作為學生實驗，學生將西林瓶傾倒于瓶蓋中時，容易導致電解液泄漏。為了開發更適合學生探究的微型電解實驗，筆者對其進行了再次研究，現將開發的的一些微型電解實驗方案介紹如下。

一、實驗設計

1．以“濾紙”作為“微型鹽橋”

如圖2所示將兩個西林瓶正放于桌面上，此時需要解決的是尋找一個“微型鹽橋”來確保整個裝置回路。經過多次嘗試發現用潤濕的濾紙連接在兩個西林瓶的電解液中效果較好，連接電源后實驗現象同圖1介紹的實驗方案一樣，操作比較簡便，同時也解決了電解液泄漏的問題。

2．以塑料滴管作為電解液的“載體”

與膠頭滴管相比，塑料滴管由于其質地柔軟，易彎曲等特點，不僅具有滴加試劑的功能，還能作為電解液的載體。在進行本實驗時，先將指示劑紫甘藍汁和電解液硫酸鈉溶液吸入滴管中（注意量不要超過滴管體積的一半），然后橫放，將注射針針頭插入滴管中（如圖3所示），連接電池，可以發現現象非常明顯，短時間內陰陽極呈現鮮明的顏色差別，而且在電解飽和食鹽水時，產生的氯氣并不會逸散到空氣中，此外該實驗的一個優點就是反應結束后可以將陰陽極反應產物混合，對比前后溶液顏色變化，幫助學生認識電解前后反應體系pH的變化，能夠有效地突破這個教學難點。

3．以寬口徑試管為電解液的“載體”

由于這樣的試管具有寬口徑和管身較短這樣的特點，適合作為電解液的載體。在電解的過程中陰陽極區域并沒有分開，為了便于觀察陰陽兩極的現象，可以將一塊紙板放入其中（如圖4所示），將陰陽極分開。電極可以選擇注射針針頭或回形針，也可以選擇鉛筆筆芯。

（需要說明的是圖2、3、4在繪制時均省略了電源和導線）

圖2 以濾紙作鹽橋實驗裝置圖

圖3 以塑料滴管為載體實驗裝置圖

圖4 以寬口徑試管為載體實驗裝置圖

二、實驗反思

在對于微型實驗的研究過程中，筆者感覺到微型化學實驗在中學推廣艱難的原因之一就是化學反應有時在微量和常量時給予觀察者的感受并不一樣。因此將化學實驗設計成“微型化”的同時也應該使得實驗現象盡可能的“可視化”、“擴大化”。

此外任何一種實驗設計都不是完美的，表1分析了筆者在進行上述實驗設計時感受到這些設計的優點和缺點，教師應該根據不同的教學需求選擇不同的實驗方案。如利用塑料滴管作為電解液的載體，操作方便，現象明顯，但電解過程中產生的氣體容易使電解液被排出，因此電解的時間并不能太長，教師如果讓學生感受電解硫酸鈉溶液時陰陽極的產物和某些溶液電解前后反應體系的pH變化，則可以選擇該方案。

表1 不同微型電解實驗方案的優缺點

［1］ 朱鵬飛，徐惠．適合學生探究的微型電解實驗設計［J］．化學教學，2014，（7）：59－60