电解饱和食盐水的实验设计

2019-11-07 06:04:11 读与写·下旬刊 2019年10期

刘克美

摘要:教材中的电解饱和食盐水实验装置存在阳极产生的氯气有毒,阴极产生的氢气量较少不便于检验等不足。因此,在分析已有实验装置的基础上,选择在U型管中部制成高低不一的盐桥将阴阳两极隔开。并且改变阴阳两极电解质溶液的体积和浓度。使阴阳两电极的表面积不相等。对电解饱和食盐水实验进行改进,改进后的实验装置设备简便常见,现象明显,操作简单,节约了成本,适用于学生实验,能更有效地观察实验现象。

关键词:电解质;电解池;实验装置改进

中图分类号:G633.8     文献标识码:B    文章编号:1672-1578(2019)30-0188-02

电解饱和食盐水是高中化学人教版选修四第四章第三节科学探究中的一个设计实验,电解饱和食盐水的开展能帮助学生从直观上认识电解池,而电解池是近几年高考的必考考点之一。因此电解饱和食盐水的开展在高中化学中至关重要。书中电解饱和食盐水采取在U型管中进行,但阳极产生的氯气有毒,缺乏尾气处理;阴极没有气体产物的检验。因此出现了很多的电解饱和食盐水改进装置。但目前看到的装置改进亦或者解决了阴阳极气体产物的检验和阳极尾气的处理,但是装置复杂。亦或者装置简单但没有对阴阳极的气体产物进行检验。而我设计了装置简单易得的、且有对检验阴阳极气体产物又有阳极尾气的一个装置。

1.实验原理

在电解饱和食盐水中,两铅笔芯做电极,只是阳极铅笔芯的表面积是阴极的两倍。

     2.实验改进

许多文献给出了电解饱和食盐水实验的改进方法,其中不乏亮点。关晓鹏[1]在电解饱和食盐水实验改进中,使用铅笔作为电极,用饱和食盐水浸湿的滤纸作为电解槽,如图1所示。实验时将铅笔与滤纸接触,接通电源进行实验。可以在滤纸中使用淀粉碘化钾溶液和酚酞对实验结果进行检测。虽然该实验装置简单易得,但没有对阴阳极的产生的气体产物进行检验。不利于学生对电解池原理的认识。

黃炫晟[2]在电解饱和食盐水实验的改进中,如图2,使用两支U形管作为电解池,用盐桥连接装置,对两极产物有检验,改进后的实验装置设备常见,现象明显。但设备可以再简化和易得。

在上述实验装置的改进基础上,笔者将此装置改进如下,如图3。

2.1 电解在带支管的U型管中进行,U型管中部制成高低不一的盐桥。使阳极空间小些,阴极空间大些。

2.2 在阳极的电解质溶液为饱和的食盐水,阴极的电解质溶液为5mol/L的食盐水,且阴极电解质溶液的体积是阳极的电解质溶液的两倍。阳极产生的气体用湿润的淀粉碘化钾试纸检验。多余的氯气的在支管口玻璃球里用蘸满20%NaOH溶液的脱脂棉来吸收。阴极的产生的气体用内径为3mm的导管导出,待反应一分钟后将阴极装置中的空气排出后,将导管尖嘴放入泡泡水中收集,收集到大量泡泡后,关闭电源移开导管,点燃气泡检验阴极的气体。

2.3 阴阳两电极是铅笔芯。且阴极铅笔芯的表面积的阳极的两倍。阴阳两端口用硅胶塞封口。

     3.材料和方法

3.1 实验仪器和药品。

(1)实验仪器。学生电源、铁架台、带支管的U型管、3.0mm铅笔芯,2根导线、2个硅胶塞、胶头滴管、玻璃球、导管、橡胶管、蒸发皿、绝缘胶布、脱脂棉。

(2)实验药品。饱和食盐水、5mol/L食盐水、20%NaOH溶液(6mol/L)、酚酞溶液、淀粉碘化钾试纸、蒸馏水、盐桥。

3.2 实验步骤。

(1)实验前:按图3装置连好,装好药品。

(2)实验中:按下电源,通电后,观察阴阳两极现象。

(3)实验结束后:关闭电源,在通风橱中拆卸装置,拆卸阳极时:打开阳极硅胶塞并用镊子夹取蘸透20%NaOH溶液的脱脂棉去吸收阳极空间里的气体后再进行后续拆卸。

3.3 实验现象。通电后,阳极产生黄绿色气体,并能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝,阴极滴有酚酞的溶液逐渐变红,1分钟后将阴极的导管伸入泡泡水中,待收集到大量气泡后,移开导管,关闭电源。用明火靠近气泡。听到尖锐的爆鸣声。

4.实验改进

创新点:“三个不相等”

(1)使阴阳极空间不相等。

(2)使阴阳两电极的表面积不相等。

(3)使阴阳两极电解质溶液的浓度和体积不相等。

参考文献:

[1] 关晓鹏,汪青.基于电解饱和食盐水教材分析的系列趣味实验设计[J].化学教与学,2015(9):86~87.

[2] 李炫晟,电解饱和食盐水的改进[J].实验教学与仪器,2018(2):68~69.

[3] 李楠1,罗兵2,唐其生电解饱和食盐水实验装置的新设计[J].化学教学与仪器,2019(4):66~68.

[4] 张亚文,黄彦新电解饱和食盐水实验的改进[J].实验教学与仪器,2016(12):26~27.