田雙

摘 要： 對電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，便于操作，并加快反應(yīng)速率，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，提高實(shí)驗(yàn)的成功率。

關(guān)鍵詞： 電解 飽和食鹽水 實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 鐵片 碳棒

電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)，對引導(dǎo)學(xué)生掌握工業(yè)上如何制取氯氣的原理有著重要作用。在中學(xué)化學(xué)教材（蘇教版）必修1專題2的第一單元中，涉及氯氣的生產(chǎn)原理時(shí)有一個(gè)電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)（“觀察與思考”圖2-2，即下圖）。按照教材中的這個(gè)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)很難成功。我經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，對此實(shí)驗(yàn)的裝置進(jìn)行了改進(jìn)，并取得了很好的實(shí)驗(yàn)效果。

1.提出原實(shí)驗(yàn)的不足之處

本實(shí)驗(yàn)的最大不足是反應(yīng)速率很慢，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，特別是對氫氣的檢驗(yàn)幾乎不能成功。

2.分析原因

經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)速率很慢，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象極不明顯。由于反應(yīng)速率太慢，在小試管里很難收集到氫氣，因此無法檢驗(yàn)到氫氣的生成。究其原因，可能是：（1）用鐵棒作電極，表面積太小，電阻太大，不利于氫氣的產(chǎn)生。（2）反應(yīng)在U型管里進(jìn)行，使得離子在兩極之間遷移距離過長，造成整個(gè)電路的電阻較大，電源功率損耗大，使陰、陽兩極產(chǎn)生的氣泡較少。（3）用排空氣法收集氫氣，由于反應(yīng)速率較慢和空氣的對流作用，在小試管中很難收集到足夠量的氫氣。

3.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路

通過以上實(shí)驗(yàn)及分析可以得知本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是加快反應(yīng)的速率及氫氣的收集。那么如何才能加快該反應(yīng)速率呢？基于這個(gè)問題，我對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下探索和改進(jìn)：探索一：改變電解的電壓和電流值，發(fā)現(xiàn)用較大的電流和電壓值進(jìn)行電解反應(yīng)速率明顯加快，兩極上氣泡明顯增多。探索二：以鐵棒為陰極、石墨為陽極，直接插入裝有飽和食鹽水的燒杯中，發(fā)現(xiàn)兩極氣泡增多。探索三：將鐵棒換用表面積較大的鐵片，生成氫氣的量就立即增多，但生成的氣泡卻很小，呈“霧狀”分布于水中，逸出速度很慢。探索四：把鐵片對折，生成的氣泡比先前增大，但比較兩極后發(fā)現(xiàn)，碳棒上生成的氣泡比鐵片上的大。探索五：嘗試著用碳棒作陰極，但是生成氫氣的速率又減小。探索六：為了較好地收集氫氣，我選用8*75小試管，并采用排水集氣的方式收集氫氣。

綜上可知：探索一、探索二都增大了電路中的電流，加快了反應(yīng)速率；探索三增大了陰極的表面積，加快了反應(yīng)速率；探索四、探索五說明粗糙的表面有利于較大氣泡的形成，但是碳棒的電阻比鐵片大，不利于氣泡的快速形成；探索六避免了氫氣與空氣的對流，能夠很好地收集氫氣，即便反應(yīng)速率較慢也能收集到較多的氫氣，使檢驗(yàn)氫氣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯。

4.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法

根據(jù)以上的理論分析和實(shí)驗(yàn)探索，我對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下改進(jìn)：

（1）實(shí)驗(yàn)用品

實(shí)驗(yàn)儀器：大功率直流電源、酒精燈、250ml燒杯、50ml燒杯、8*75小試管、馬口鐵片、打孔的塑料管、導(dǎo)管水槽和橡皮管若干

藥品：飽和食鹽水、氫氧化鈉溶液、淀粉KI試紙

（2）實(shí)驗(yàn)過程

①將碳棒和對折的鐵片套在兩個(gè)打孔的塑料管中，在塑料管側(cè)面的小孔上接好導(dǎo)管，把套有塑料管的鐵片和碳棒同時(shí)放入盛有飽和食鹽水的250ml燒杯中，與鐵片一側(cè)連接的導(dǎo)管放入水槽中。

②以鐵片為陰極，碳棒為陽極，接通電源，發(fā)應(yīng)發(fā)生，兩極都有氣體生成，通電一段時(shí)間后，陽極端塑料管中液體明顯變?yōu)辄S色，將濕潤的淀粉KI試紙放在導(dǎo)管口進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能使淀粉KI試紙變藍(lán)，則說明生成的是氯氣；另一端，用排水法在小試管中收集生成的氣體，并將試管口移向在酒精燈火焰，能聽到噗噗的聲音，則說明生成的是氫氣。

5.實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)裝置簡單，所需實(shí)驗(yàn)儀器和試劑幾乎每個(gè)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室都能提供。

（2）實(shí)驗(yàn)操作簡單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

（3）套塑料管既方便氫氣的收集，又能夠?qū)β葰膺M(jìn)行有效處理，符合綠色環(huán)保的理念。

（4）改排空氣法收集氫氣為排水法，避免了氫氣與空氣對流而無法收集到氫氣的狀況。

（5）通過教師對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)，有利于引導(dǎo)學(xué)生大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新，增強(qiáng)他們實(shí)驗(yàn)探究的意識，讓他們學(xué)會(huì)自己發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。