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        電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

        2016-08-23 18:51:38田雙
        考試周刊 2016年59期
        關(guān)鍵詞:鐵片實(shí)驗(yàn)改進(jìn)電解

        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。

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