自制“鹽橋”—電化學實驗教具

趙園園

（江蘇省邗江中學　江蘇揚州　225009）

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自制“鹽橋”—電化學實驗教具

趙園園

（江蘇省邗江中學江蘇揚州225009）

摘要：介紹一套以U型管、果凍、飽和氯化鉀溶液為主體的綜合性實驗教具。應用該教具，能融合探究“鹽橋電池、電解水、氫氧燃料電池”等電化學實驗，使實驗過程具有結(jié)構(gòu)簡單、小巧輕便、易拿易用，現(xiàn)象明顯，能長期保存等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：U型管；果凍；鹽橋；實驗教具

化學能與電能之間的轉(zhuǎn)化是整個高中化學的重要知識，原電池實驗更是促使學生自主學習、主動思考，進而形成電化學核心概念的重要實驗。蘇教版必修二中出現(xiàn)的單液原電池，蘇教版選修四中出現(xiàn)的雙缸式的鹽橋電池，這兩套裝置都可以直觀地展示化學能與電能之間的轉(zhuǎn)化。但在實驗中存在以下不足：

1、單液原電池裝置產(chǎn)生的電流微弱，供電時間短，不能持續(xù)對外提供電能。

2、雙缸式的鹽橋電池電池裝置能產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)的電流，但是攜帶不方便。

3、其中的鹽橋是熬制飽和的氯化鉀瓊脂溶液，填充U形管制成。而鹽橋制備成功有一定的難度，并且制備出的鹽橋無法長期保存。

基于上述不足，本人在借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身教學實踐，對該實驗進行了改進，應用生活中最常見的物質(zhì)“果凍”來完成該實驗，制作了一套能融合探究“鹽橋電池、電解水、氫氧燃料電池”等電化學實驗的教具。果凍的主要成分除水外主要是增稠劑海藻酸鈉、瓊脂、明膠等。由于其強大的保水性能，在果凍中加入一定量的電解質(zhì)，可應用于電解池和原電池的兩電極之間的介質(zhì)，充當鹽橋，降低了內(nèi)阻，提高了功率。實踐表明：使用該教具，簡化實驗準備工作量，提高電化學實驗效果，激發(fā)了學生的求知欲和創(chuàng)新意識，具有良好的教學效果。

一、教具的制作過程

1.用藥匙取三小勺果凍放于U形管的底部。

2.將U形管放入100℃的熱水浴中加熱至果凍溶化。

3. U型管兩端分別滴加3—4滴飽和KC1溶液，振蕩。

4.再將U形管放入冷水浴中冷卻，果凍凝固，充當鹽橋。如圖1所示。

二、實驗教具的應用

1.“銅鋅—硫酸”鹽橋電池

裝置如圖2所示。

圖1

圖2

（1）在U形管的兩端分別加入1moL/L的ZnSO4溶液，1moL/L的CuSO4溶液，注意均勻加，防止一端溶液過多，導致鹽橋松動。

（2）將U形管固定于鐵架臺上。

（3）銅絲繞成螺旋狀，作為正極，插入CuSO4溶液中，拆開廢舊干電池上的鋅皮，作為負極，插入ZnSO4溶液中，兩極上端呈彎曲狀方便使用。

（4）使用鱷魚夾，將電源正、負極與音樂賀卡的正、負極相連。賀卡響起優(yōu)美的音樂，化學

能轉(zhuǎn)化為電能

2.融合探究“電解水——氫氧燃料電池”

裝置如圖3所示。

圖3

1.敲開1號干電池，取出里面的碳棒，在酒精噴燈的火焰上燒紅，迅速投入冷水里急冷，重復多次，使得碳棒表面粗糙多孔。在碳棒上端固定一小截牙簽，便于使用。

2. U型管的兩端分別加入少許紫色石蕊溶液，酚酞溶液。

3. U型管的兩端再加入飽和硫酸鈉溶液。

4.將處理過的碳棒作為電極，連接電源的正負極，電解約30秒，看到一端紫色石蕊變紅，產(chǎn)生氣泡，一端酚酞也變紅，并產(chǎn)生大量的氣泡，根據(jù)實驗現(xiàn)象，很容易分析出水電解的實質(zhì)，學生容易理解。

5.以上實驗獲得了活性氫氣與氧氣，下面斷開電源，連接音樂賀卡，氫氧燃料電池又成功制得，這樣制得的燃料電池可持續(xù)放電1分鐘以上。

三、教具的優(yōu)點

通過多次的化學課堂教學實踐發(fā)現(xiàn)，本實驗教具具有以下特點：

1.一物多用，該教具不僅可以用做原電池還可以用做電解池，可以實現(xiàn)電能和化學能之間的相互轉(zhuǎn)化。

2.材料易得。主要材料果凍生活中極其常見。

3.結(jié)構(gòu)簡單、小巧輕便、易拿易用，成功率高。

4.音樂伴隨著溶液顏色的變化，現(xiàn)象生動有趣。

5.裝置清洗方便，能重復實驗。

參考文獻

［1］王祖浩主編﹒普通高中課程標準教科書：化學反應原理﹒南京：江蘇教育出版社，2008：23

［2］過文學，俞斯敏﹒化學能與電能轉(zhuǎn)化實驗設(shè)計—“果凍”電池［J］.中學化學教學參考，2014，（5）：55

［3］張慶云. U型毛細管束在微型伏打電池中的應用［J］.微型化學實驗，2006，（2）：45

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.02.033

文章編號：1008-0546（2016）02-0096-01

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B