电解饱及食盐水实验改进

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1、电解饱及食盐水实验改进【摘要】通高中课程标准实验教科书（苏教版）化学1（必修1）的专题2的第一单元中，涉及氯气的生产原理时有一个电解饱和食盐水的实验（图2-2）o这个实验，对引导学生掌握工业上如何制取氯气的原理有着重要作用。【关键词】电解饱和实验水电导率截面积导电能力普通高中课程标准实验教科书（苏教版）化学（必修）①第40页"氯气的生产原理”中“观察与思考1”的实验内容如下：按图2-2（如图1）所示装置进行实验。（1）接通电源，观察食盐水发生的变化。通电一段时间后，将小试管套在a管上，收集U形管左端产生的气体。加in后，提起小试

2、管，并迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，松开拇指，检验收集到的气体。（2）取一支小试管，用向上排空气法收集从b管导出的气体，观察收集到的气体的颜色。（3）关闭电源，打开U形管两端的橡皮塞，分别向溶液中滴加1〜2滴酚酰溶液，观察现象。如果按照课本上的要求进行实验，可能存在如下问题：（1）氢气的检验很难成功。笔者经过多次实验，并和众多同仁探讨该实验成功的几率，均感氢气检验的成功率极低，在实验时2分钟后检验收集到的氢气时，根本听不到轻“噗”声或爆鸣声；（（2）检验电解产物氯气时，氯气扩散会污染空气，引起师生中毒咳嗽、鼻咽疼痛。笔

3、者通过研究，对上述实验进行了改进，取得了成功。首先，我们对“氯气的污染”问题进行了两处改进：其一（改进一）：将实验步骤（3）改为，在开始通电之前就在U形管两端滴加1〜2滴酚駄溶液，这样不仅现象明显，而且对比a、b两极溶液是否都变红，而且可以避免实验后打开橡皮塞时氯气对空气的污染；其二（改进二）：将实验步骤（2）进行进一步完善，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在导管b中（如图2b处所示）。这样，在实验时可以清楚地观察到开始时“湿润的淀粉碘化钾试纸”变成蓝色，并在1〜2分钟后又褪成白色。改进后的实验，不仅可以很好地检验出氯气的产生，而且，也

4、可以避免了氯气的污染。同时，还可以启迪学生对“变蓝的试纸为什么又褪成白色？”进行探究，为后面“氯气的性质”的教学打下伏笔。其次，我们对“检验氢气成功率极低”的原因问进行了探究，并进行了相应的改进。氢气的爆炸极限为4%〜74.2%,只要小试管中氢气的体积分数＞4%,在点燃时就很容易产生轻“噗”声或爆鸣声。因此，笔者认为，氢气的检验失败的原因主要在于：电解饱和食盐水产生氢气的速率太小，在2min内，小试管收集到的氢气太少甚至几乎没有收集到氢气。电解质溶液的电导能力G=KA（截面积）L（距离），电导率K与电解质溶液的浓度与性质有关，（

5、1）在相同条件下的一定范围内，离子的浓度愈大，电导率愈大；（2）离子的迁移速度愈快，电导率愈大；（3）离子所带的电荷数越高，电导率愈大。当外部条件固定时，对于同一电解质（2）（3）点是确定的，电导取决于溶液的浓度。本实验电解的是饱和食盐水，溶液的浓度一定，则K为定值不可变，因此，我们只能从调节A和L的角度对实验进行改进（改进三）：①使用内径较大的U形管，②采用较粗、较长的电极。这样，可以缩短两电极间的距离，增大电极与电解质溶液之间的接触面积，使导电截面积增大，从而大大加快了电解速率，提高了实验成功率，改变了实验效果。电量Q=It

6、、电流强度I=U（电压）R（内电阻），在内电阻一定时，欲获取较多量的氢气，一可以适当延长电解时间，在开始通电前就将小试管套在导气管（a管）上（改进四）；二可以增大电解电压。在实验时采用25V的直流电压,可以获取理想的效果。为了能使小试管在较短的时间内收集到氢气，我们对实验装置又进行了两处改进：其一（改进五）：分别在两个电极上各加一个橡皮塞（如图2c处所示），这样可以预先排出U形管中部分空气，便于氢气（氯气）的尽快排出；其二（改进六）：将导出氢气的玻璃管（a管）与乳胶管连接的一端做得很短，用乳胶管连接U形管具嘴时，直接与具嘴接触（

7、阳极处也应这样连接，可以尽量避免氯气对乳胶管的腐蚀），并将插入小试管部分的导管进行拉细处理（如图3所示），这样在取下小试管时，可以避免导管对试管内气体的影响（否则，导气管将占据小试管中的不少空间）。通过多次试验，我们觉得还应该注意以下细节：①要使用口径较小的试管（可以尽快集满氢气），尽量避免室内空气流动对氢气收集的影响。实验时我们采用了①12mmX7Omm小试管。②U形管内的饱和食盐水液面不能太高，而且处理尾气的导气管不能插入氢氧化钠溶液中太深，否则氯气不易排出，易引起阳极管内气压变大，使阴极食盐水液面上涨，溢进导气管使之堵塞，

8、致使氢气不易排出，甚至收集不到氢气。③铁夹最好夹在U形管与石墨棒相连一端的中部，这样可以便于观察铁棒周围的溶液颜色变化。④避免实验时间过常，否则0H-离子移动到阳极时电解会产生氧气；重复实验时，换掉饱和食盐水后要将铁棒洗净（可先用稀盐酸处理），否则，铁棒上残留的