江志付

（東興市東興中學(xué) 廣西防城港 538100）

一、自制實驗裝置的背景

電解飽和食鹽水是高中化學(xué)人教版選修四電解池中一個非常重要的應(yīng)用，其在人教版教材中只有簡單的圖文介紹。為了幫助學(xué)生理解電解原理，我們多用普通的電解裝置來做電解飽和食鹽水實驗，但這些裝置多有以下這些缺點(diǎn)：

1.兩極所制取的Cl2、H2中不可避免地混有空氣，得到的氣體均不純凈。

2.陰極產(chǎn)生H2的量太少，進(jìn)行爆鳴實驗或點(diǎn)燃不易成功導(dǎo)致學(xué)生對氫氣檢驗存在畏懼感。

3.陽極產(chǎn)生的Cl2容易外溢污染空氣，進(jìn)行尾氣處理時也困難。

4.不能很好地模擬工業(yè)上利用陽離子交換膜對食鹽水進(jìn)行電解。

為解決這些問題，特設(shè)計了一套制作簡單、操作方便、無污染、成功率高的自制裝置。

二、實驗儀器及試劑

20 mL 注射器2 支、150 mL 注射器1 支、5 mL 注射器2 支、廢棄普通干電池碳棒電極2 個、導(dǎo)線2 根（帶鱷魚夾）、9 V 方形干電池3 個、學(xué)生電源一個、酒精燈、火柴、木條、20 mL水管活接一個、20 mL 水管三通管接頭兩個、注射器膠帽兩個、輸液延長線一條。飽和食鹽水、酚酞指示劑、淀粉碘化鉀試紙、氫氧化鈉溶液。

三、實驗儀器裝置圖及儀器的組裝說明

電解食鹽水自制簡易裝置

四、實驗操作

（一）實驗準(zhǔn)備

在20 mL 水管活接管中間裝入陽離子交換膜后分別和兩個20 mL 三通管對接，水管活接管可隨時打開取出陽離子交換膜，方便做有無陽離子交換膜的對比實驗。然后在兩個三通管上孔分別接入兩個20 mL 注射器針筒，再用膠水密封防止漏氣。取兩個普通干電池中的碳棒電極連接導(dǎo)線后穿過橡膠塞制成簡易裝置的電極。兩個注射器針頭分別穿過兩個橡膠塞后連接Y 形導(dǎo)管。

將簡易裝置放在試管架上固定，用150 ml 注射器吸入飽和食鹽水100 mL。將注射器內(nèi)的飽和食鹽水通過Y 形導(dǎo)管推入簡易裝置中，利用飽和食鹽水排盡裝置內(nèi)的空氣，用膠帽堵住兩個針筒上口。兩根導(dǎo)線分別連接9 V 干電池的正負(fù)極開始電解實驗。

（二）實驗現(xiàn)象

很快就能觀察到兩極針筒內(nèi)同時產(chǎn)生大量氣體。陽極針筒內(nèi)溶液逐漸變成淺黃綠色。這些實驗現(xiàn)象可以引導(dǎo)學(xué)生分析兩極可能分別產(chǎn)生了H2和Cl2。

我們發(fā)現(xiàn)，H2的體積比Cl2的體積大，從而引導(dǎo)學(xué)生分析其中原因：Cl2可溶于水，大量生成的Cl2溶解于水中，所以導(dǎo)致陽極區(qū)溶液呈黃綠色。

（三）檢驗兩極產(chǎn)物

當(dāng)兩極聚集一定量氣體后斷開電源停止電解實驗。將濕潤淀粉碘化鉀試紙裝入5 mL 注射器針筒，將陽極黃綠色氣體吸入注射器。發(fā)現(xiàn)針筒內(nèi)濕潤淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，證明陽極產(chǎn)生的氣體是氯氣。發(fā)生的電極反應(yīng)是 2Cl-→2e-=Cl2↑ 放電順序：Cl-> OH-檢驗完畢，立即將注射器內(nèi)多余氣體注入裝有氫氧化鈉溶液的封閉試管中處理多余氯氣[1-2]。

取出陰極注射器膠帽插輸液延長線，推動活塞將氣體趕出，利用肥皂水驗純、點(diǎn)燃，聽到明顯的“噗噗”聲后嘗試點(diǎn)燃，觀察到氣體安靜地燃燒，同時燒杯內(nèi)壁產(chǎn)生水，證明有生成的氣體是H2。將酚酞指示劑注入陰極針筒內(nèi)，觀察到陰極區(qū)溶液使酚酞指示劑變紅，且紅色沒有向陽極區(qū)擴(kuò)散，說明陰極生成了氫氧化鈉，陽離子交換膜阻止了OH-向陽極擴(kuò)散。發(fā)生的電極反應(yīng)是 2H++2e-=H2↑放電順序：Na+< H+。

（四）尾氣處理

回拉150 mL 注射器活塞將陽極剩余氯氣和陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉回收入針筒內(nèi)處理，制取得到消毒液（NaClO），進(jìn)一步利用產(chǎn)品，同時還可以消除污染[3-5]。

四、改進(jìn)的意義

1.簡易自制工具利用都是生活中常見物品，干電池碳棒做電極還做到了廢物再利用，制作簡單、操作方便、降低了實驗成本。

2.生成的氣體純凈且處于密閉狀態(tài)，氯氣不泄漏無污染，可以與陰極產(chǎn)生的NaOH 溶液反應(yīng)，制取消毒液（NaClO），進(jìn)一步利用初產(chǎn)品，消除污染。

3.該裝置增加了檢驗H2的成功率，降低學(xué)生對檢驗H2的恐懼感。

4.該實驗可用電池作電源，方便課堂演示實驗和學(xué)生分組實驗，讓學(xué)生觀察得更仔細(xì)，感悟更深刻。

5.該裝置可裝入陽離子交換膜，可以讓通過學(xué)生對比實驗感受工業(yè)應(yīng)用中陽離子交換膜的作用。

6.可利用該裝置做其他物質(zhì)的電解實驗。