湯晶+倪剛+吳曉紅

摘要：借助干電池、音樂芯片、回形針、輸液管和手機測聲軟件，對電解質(zhì)溶液導電性實驗進行了改進。通過測量音樂芯片發(fā)出聲音大小的分貝值來判斷電解質(zhì)溶液導電性的強弱，增加了實驗的趣味性和實用性，對培養(yǎng)學生化學學習興趣和科學素養(yǎng)起到提升的作用。

關鍵詞：電解質(zhì)溶液；導電性實驗；實驗改進

文章編號：1005–6629（2017）5–0073–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

高中化學課程標準[1]提出“課程要從學生已有的經(jīng)驗和將要經(jīng)歷的社會生活實際出發(fā)”，因此在化學課堂教學中借助生活中常見的資源，能夠加強化學與生活的聯(lián)系，幫助學生理解和深化化學知識。隨著新課改的實施，對化學實驗進行生活化設計與改進的研究日益增多。電解質(zhì)溶液導電性實驗在初高中課本中均有出現(xiàn)，在人教版《化學（九年級下冊）》中有實驗10-7試驗物質(zhì)的導電性[2]，實驗借助低壓電源、燈泡、電極等儀器，對鹽酸、硫酸、氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液、蒸餾水和乙醇的導電性進行驗證。對九年級的學生來說，實驗中有較復雜的低壓電源及電極等儀器裝置，且需要外接動力電源，此外鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鈣等強酸強堿溶液均處于敞開體系中。這些對于好奇心較強的初中學生來說均有可能成為不安全的潛在因素。

對此，很多研究者對該實驗進行了改進研究。邵玲琍[3]將6V交流電源、低壓燈泡（6V 500mA）、2mol/L電解質(zhì)溶液和電流表串接，通過觀察燈泡亮度和電流表的示數(shù)來判斷導電性的強弱。雖可測得各組溶液的電流，但通過弱電解質(zhì)溶液時燈泡沒有發(fā)亮。董金水[4]利用筆式電導率計下端伸入試液中，通過記錄顯示器上的數(shù)值來判斷溶液的導電性。但電導率概念對中學生來說較為陌生，還需講解導電率計的工作原理。譚建紅[5]將電源電壓改為4V，對相同濃度的不同電解質(zhì)溶液的導電能力進行測試，通過觀察發(fā)光二極管發(fā)亮的個數(shù)來判斷電解質(zhì)溶液導電性的強弱。但整個實驗中所需發(fā)光二極管的數(shù)量較多、導線過多，電路連接繁瑣。陳挺芳[6]利用實驗室中常用的塑料水槽、廢舊電池、舊電線等改進實驗，能同時測定五種電解質(zhì)溶液的導電性。該法雖然縮短了實驗時間，但所需廢舊電池數(shù)量較多，拆卸繁瑣，處理麻煩。本文從實驗裝置、實驗儀器、實驗安全性及簡易化等方面進行改進，注重實驗的趣味性，充分體現(xiàn)微型化、安全化的思想，起到激發(fā)學生化學學習興趣和培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的作用。

2 實驗改進內(nèi)容

2.1 實驗改進方案與原理

從以下幾方面對實驗進行改進：（1）電源部分，采用普通干電池（1.5V）替代低壓電源。（2）實驗裝置，教材中將強酸強堿溶液盛裝到燒杯中，把兩根電極伸入溶液中，以燈泡發(fā)亮來證明電解質(zhì)溶液具有導電性。本實驗是將拉直的回形針蠟封在輸液管兩側(cè)充當電極，將不同待測溶液注入到輸液管中，以音樂芯片替代燈泡。整個實驗裝置如圖1所示。合上開關后整個裝置形成閉合回路，當有電流通過時，音樂芯片會發(fā)出聲音。電解質(zhì)溶液導電性強弱不同，電路中的電流大小也不盡相同，因此可借助音樂芯片發(fā)出聲音的大小來判斷電解質(zhì)溶液導電性的強弱。（3）利用手機下載的測聲軟件對聲音大小的分貝值進行測定，為實驗討論提供了定量化的參考。

2.2 實驗用品

儀器：音樂芯片（取自荷花生日音樂蠟燭）、輸液管、回形針、蠟燭、注射器、干電池（1.5V）、智能手機（用其測聲軟件）

藥品：NaOH溶液、Ca（OH）2溶液、NH3·H2O溶液、HNO3溶液、H2SO4溶液、CH3COOH溶液、NaCl溶液、Na2CO3溶液、蔗糖溶液（濃度均為1mol/L）及自來水、蒸餾水和無水乙醇

2.3 實驗操作步驟

（1）智能手機聯(lián)網(wǎng)后，打開“應用寶軟件”，在搜索框內(nèi)輸入“分貝儀”，搜索結果中有很多免費的小軟件可供下載使用。本文選擇“分貝計（Sound Meter）”軟件下載并安裝使用。

（2）截取輸液管，將回形針用蠟封在輸液管兩端。用注射器吸取10mL不同待測液從輸液管支管處注入。

（3）將手機放置在距離音樂芯片1cm處，打開手機中“分貝計”軟件，連接閉合回路，測量三次，記錄數(shù)據(jù)。

（4）依次對其他幾種溶液、液體按上述步驟進行測定。記錄數(shù)據(jù)，比較各電解質(zhì)溶液導電性的強弱。

2.4 實驗分析與結果討論

不同溶液、液體的導電性實驗結果列于表1中。從數(shù)據(jù)中可以得出以下結論：

（1）NaOH溶液、Ca（OH）2溶液、HNO3溶液、H2SO4溶液、NaCl溶液、Na2CO3溶液的導電性較強或強，聲音分貝值分別在27～38或42～50分貝，故強堿、強酸及大多數(shù)鹽通常為強電解質(zhì)。

（2）NH3·H2O溶液、CH3COOH溶液、自來水也顯示出一定程度的導電性，聲音分貝值處于15～27分貝之間，小于強電解質(zhì)溶液的分貝值，所以弱堿、弱酸及自來水導電性較弱。

（3）蒸餾水、乙醇溶液、蔗糖溶液的分貝值均為0，故蒸餾水、絕大多數(shù)有機物導電性極弱。

2.5 實驗改進后的優(yōu)點

（1）利用生活中常見的事物來進行實驗，將化學和手工制作結合在一起，無形中體現(xiàn)了實驗的生活化，拉近了學生與實驗之間的距離，提高了學生學習化學的興趣。

（2）用普通干電池替代低壓電源，體現(xiàn)了安全化思想，簡化了實驗，方便組裝，便于攜帶。

（3）將電解質(zhì)溶液封閉到輸液管中，能避免學生直接接觸強酸強堿溶液，降低了意外事故發(fā)生的概率。

（4）借助音樂芯片聲音的大小及分貝值來判斷電解質(zhì)導電性的強弱，既增加了趣味性，又體現(xiàn)了將抽象知識具體化的思想，便于學生記憶和掌握。

（5）實驗裝置改進后在很大程度上減少了藥品用量，且能夠重復使用，達到了實驗綠色化和微型化的目的。

2.6 實驗中的注意事項

實驗改進為“電解質(zhì)”知識的課堂教學提供了便利，提高了教學效率。但教師在實驗教學過程中還需注意：

（1）組織學生實驗時，在組裝前要求學生穿好實驗服，戴好手套、護目鏡再進行實驗。

（2）密封輸液管端口時用到熱的蠟燭液，要叮囑學生小心操作，避免燙傷，待蠟燭融化后要及時熄滅酒精燈。

（3）在移液操作環(huán)節(jié)，由于輸液管支管較細，用膠頭滴管移液不易控制溶液用量，也可用注射器來移液。

3 知識的遷移運用

濃度是影響電解質(zhì)溶液導電性強弱的因素之一，從表1實驗數(shù)據(jù)可以看出，濃度相同的不同溶液可表現(xiàn)出不同的導電性。NaOH、HNO3、NaCl與Ca（OH）2、H2SO4、Na2CO3均屬強電解質(zhì)，但NaOH、HNO3、NaCl溶液的分貝值小于Ca（OH）2、H2SO4、Na2CO3溶液的分貝值。原因是濃度均為1mol/L的上述各溶液中離子的總濃度不同，前3種溶液中離子總濃度均為2mol/L；后3種溶液中離子總濃度均為3mol/L。溶液中離子的總濃度越大，電解質(zhì)溶液的導電性越強，音樂芯片的聲音分貝值越大。因此，利用本實驗也可以探究濃度對電解質(zhì)溶液導電性的影響。

4 結論

以普通干電池代替低壓電源、回形針代替電極、音樂芯片代替燈泡、輸液管代替燒杯的電解質(zhì)溶液導電實驗可應用在初、高中化學教學中，既能作為演示實驗也能作為學生實驗。實驗現(xiàn)象明顯，通過測定音樂芯片發(fā)出聲音的大小可快速判斷出電解質(zhì)溶液導電性的強弱，達到實驗安全化和趣味化的目的，能很好地幫助學生認識和掌握電解質(zhì)溶液導電性強弱的基本原理。聯(lián)系生活的化學實驗既符合課程標準的要求，也適宜學生發(fā)展的需要，能讓學生深刻體會到化學實驗的樂趣，為學生快樂學習化學開拓了新思路、提供了新方法。在教學中要充分利用生活中的資源多設計一些趣味化、環(huán)?；踩幕瘜W實驗，為學生提供更多體驗和操作實驗的機會，讓學生真正愛上化學課堂和化學實驗。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]人民教育出版社課程教材研究所化學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級下冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：57.

[3]邵玲琍.新課程電解質(zhì)溶液導電能力比較實驗的探究[J].科技信息（科學教研），2007，（19）：279～324.

[4]董金水，閆蒙鋼.電解質(zhì)溶液導電性測定的簡易儀器——筆式電導率計[J].化學教學，2008，（5）：14～16.

[5]譚建紅，鄧雅莉.電解質(zhì)溶液導電實驗的改進[J].中小學教學研究，2010，（10）：39～40.

[6]陳挺芳.電解質(zhì)溶液導電實驗器的制作與應用[J].浙江教育技術，2010，（2）：48～49.