王雪蓮

摘要：今天，我選取的實(shí)驗(yàn)源于人教版選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池。電解原理是電化學(xué)的重要組成部分，氯堿工業(yè)是電解原理的重要應(yīng)用，那如何將這重要的工業(yè)生產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合在一起呢？化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，就要讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究來(lái)揭示工業(yè)生產(chǎn)原理，加深對(duì)氯堿工業(yè)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探究能力和實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞：化學(xué)；電解原理；實(shí)驗(yàn)

一、問(wèn)題的提出

把教材P79頁(yè)實(shí)驗(yàn)4-2氯化銅溶液的電解實(shí)驗(yàn)中的溶液替換為氯化鈉溶液，雖然該裝置能實(shí)現(xiàn)氯化鈉溶液的成功電解，但是存在以下問(wèn)題：

1、藥品用量較多，每次約15mL左右。

2、實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)。

3、陰極產(chǎn)物氫氣的檢驗(yàn)失敗率很高。

4、陽(yáng)極產(chǎn)物氯氣有毒，無(wú)尾氣吸收裝置，容易造成空氣污染，不能用于學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，只能適用于演示實(shí)驗(yàn)，演示實(shí)驗(yàn)不便于學(xué)生遠(yuǎn)距離觀察、也不利于對(duì)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。所以我研究創(chuàng)設(shè)微型化實(shí)驗(yàn)。

二、實(shí)驗(yàn)微型化

1、實(shí)驗(yàn)原理

接通電源后，溶液中的陰、陽(yáng)離子分別向兩極遷移，氫離子向陰極移動(dòng)得到電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氯離子向陽(yáng)極移動(dòng)失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氯氣。電極反應(yīng)是分別為：2H++2e-=H2↑，2Cl--2e-=Cl2↑。

陰極區(qū)域溶液變紅可以推測(cè)出是氫離子放電，從氧化還原角度得知產(chǎn)物為氫氣；陽(yáng)極可以通過(guò)濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)推測(cè)產(chǎn)生氯氣。

2、實(shí)驗(yàn)用品

儀器、藥品及其他用品：交直流低壓多用電源、電流表、帶鱷魚夾導(dǎo)線兩根、兩頭尖2B鉛筆兩根、牛角管1支、膠頭滴管1支、鑷子2把、250mL燒杯1個(gè)、100mL燒杯1個(gè)、酚酞溶液、飽和食鹽水、0.1mol/LNaOH溶液、蒸餾水、脫脂棉、淀粉碘化鉀試紙、陽(yáng)離子交換膜。

3、實(shí)驗(yàn)裝置

4、實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象

（1）取一支牛角管，用鑷子將脫脂棉球和陽(yáng)離子交換膜放在牛角管中央，將飽和食鹽水滴加到脫脂棉球上將其充分潤(rùn)濕。沿小口徑一側(cè)滴加酚酞后用鑷子固定在燒杯口處。

（2）用鑷子夾取淀粉碘化鉀試紙并用蒸餾水潤(rùn)濕，將其纏繞在一支2B鉛筆靠近尖端的位置上。

（3）將兩支鉛筆沿牛角管兩側(cè)插入脫脂棉球中。（注意：1、纏繞試紙的筆尖朝下沿孔徑較大的一端插入脫脂棉球中；2、插入不能太深，避免兩筆尖接觸。）用鑷子另取脫脂棉球?qū)⒋罂讖巾敹溯p輕塞住，并用膠頭滴管滴加0.1mol/LNaOH溶液潤(rùn)濕。

（4）將牛角管放在燒杯口上，同時(shí)用鑷子固定住，接通14V直流電源。

（5）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。大約5秒鐘，連接電源負(fù)極一側(cè)的棉球出現(xiàn)粉紅色，產(chǎn)生OH-說(shuō)明溶液中H+放電，推斷生成氫氣；而淀粉碘化鉀試紙也迅速變?yōu)樗{(lán)色，完成證據(jù)推理過(guò)程。

（6）立刻關(guān)閉電源。

三、設(shè)計(jì)理念

1、創(chuàng)意來(lái)源

實(shí)驗(yàn)裝置的微型化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果非常明顯，原因在于對(duì)教材實(shí)驗(yàn)裝置存在以下問(wèn)題的深入挖掘與研究。

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、氫氣的檢驗(yàn)經(jīng)常失敗是由于實(shí)驗(yàn)室常用U型管兩極板間距離較大，離子在其中遷移的時(shí)間長(zhǎng)，且電阻較大。同樣的電壓下，功率消耗大從而產(chǎn)生氣體量少。而牛角管中兩支鉛筆的角度正好大大縮短了兩電極的距離，用此來(lái)電解，實(shí)驗(yàn)時(shí)間極短，現(xiàn)象明顯。

（2）氫氣的收集、檢驗(yàn)在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中難免會(huì)存在安全隱患，在此設(shè)計(jì)成通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（指示劑檢驗(yàn)陰極區(qū)域溶液 pH變化）和理論知識(shí)（氧化還原反應(yīng)原理）充分結(jié)合，分析陰極氣體的產(chǎn)生。

（3）為了避免有毒氣體對(duì)空氣污染就一定要想辦法從源頭來(lái)減少氣體的排放并同時(shí)對(duì)尾氣進(jìn)行處理。

2、微型化實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)意優(yōu)點(diǎn)：

（1）實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)。藥品用量非常少，1-2mL溶液即可。

（2）綠色環(huán)保。產(chǎn)生氣體量少，又有尾氣處理裝置。采用脫脂棉球可以固定住溶液，既衛(wèi)生又方便觀察陰極區(qū)域?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象。

（3）取材方便。采用蒸餾操作中的牛角管做反應(yīng)容器，提高其利用率，利用孔徑的特點(diǎn)合理安排兩極，同時(shí)將濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙進(jìn)行纏繞且靠近棉球，便于觀察陽(yáng)極實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，減少氯氣這種污染氣體的排放量。用鉛筆做電極，材料就在身邊，讓學(xué)生體會(huì)生活中的化學(xué)。

（4）簡(jiǎn)單易行、現(xiàn)象明顯、安全環(huán)保。

（5）創(chuàng)設(shè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間短暫，課堂效率高，利用陽(yáng)離子機(jī)交換膜將工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化為模型認(rèn)知。

電解飽和食鹽水溶液的微型化用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)成就了復(fù)雜的方案，通過(guò)實(shí)際動(dòng)手操作和明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（陰極區(qū)域溶液變紅、陽(yáng)極濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)），有助于提高學(xué)生從對(duì)宏觀現(xiàn)象的辨識(shí)到對(duì)微觀溶液中離子遷移、氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移等方面探析的能力，同時(shí)還可以利用該裝置去實(shí)現(xiàn)對(duì)不同電解質(zhì)溶液的電解，進(jìn)而充分的理解電解原理，能夠?qū)﹄娊庵R(shí)進(jìn)行合理的構(gòu)建和遷移。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效的幫助我們突破重難點(diǎn)，提高教學(xué)效果；同時(shí)著力“培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”；“注重學(xué)用相長(zhǎng)、知行合一”這也是對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)目的的最好詮釋。

參考文獻(xiàn)：

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