王雪莲

摘要：今天，我选取的实验源于人教版选修四《化学反应原理》第四章电化学基础第三节电解池。电解原理是电化学的重要组成部分，氯碱工业是电解原理的重要应用，那如何将这重要的工业生产与实验教学有机结合在一起呢？化学是一门以实验为基础的科学，就要让学生从实验探究来揭示工业生产原理，加深对氯碱工业的认识，培养学生严谨的科学探究能力和实验动手能力。

关键词：化学；电解原理；实验

一、问题的提出

把教材P79页实验4-2氯化铜溶液的电解实验中的溶液替换为氯化钠溶液，虽然该装置能实现氯化钠溶液的成功电解，但是存在以下问题：

1、药品用量較多，每次约15mL左右。

2、实验时间长。

3、阴极产物氢气的检验失败率很高。

4、阳极产物氯气有毒，无尾气吸收装置，容易造成空气污染，不能用于学生分组实验，只能适用于演示实验，演示实验不便于学生远距离观察、也不利于对学生化学核心素养的培养。所以我研究创设微型化实验。

二、实验微型化

1、实验原理

接通电源后，溶液中的阴、阳离子分别向两极迁移，氢离子向阴极移动得到电子发生还原反应产生氢气，氯离子向阳极移动失去电子发生氧化反应产生氯气。电极反应是分别为：2H++2e-=H2↑，2Cl--2e-=Cl2↑。

阴极区域溶液变红可以推测出是氢离子放电，从氧化还原角度得知产物为氢气；阳极可以通过湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝推测产生氯气。

2、实验用品

仪器、药品及其他用品：交直流低压多用电源、电流表、带鳄鱼夹导线两根、两头尖2B铅笔两根、牛角管1支、胶头滴管1支、镊子2把、250mL烧杯1个、100mL烧杯1个、酚酞溶液、饱和食盐水、0.1mol/LNaOH溶液、蒸馏水、脱脂棉、淀粉碘化钾试纸、阳离子交换膜。

3、实验装置

4、实验步骤及现象

（1）取一支牛角管，用镊子将脱脂棉球和阳离子交换膜放在牛角管中央，将饱和食盐水滴加到脱脂棉球上将其充分润湿。沿小口径一侧滴加酚酞后用镊子固定在烧杯口处。

（2）用镊子夹取淀粉碘化钾试纸并用蒸馏水润湿，将其缠绕在一支2B铅笔靠近尖端的位置上。

（3）将两支铅笔沿牛角管两侧插入脱脂棉球中。（注意：1、缠绕试纸的笔尖朝下沿孔径较大的一端插入脱脂棉球中；2、插入不能太深，避免两笔尖接触。）用镊子另取脱脂棉球将大孔径顶端轻轻塞住，并用胶头滴管滴加0.1mol/LNaOH溶液润湿。

（4）将牛角管放在烧杯口上，同时用镊子固定住，接通14V直流电源。

（5）实验现象。大约5秒钟，连接电源负极一侧的棉球出现粉红色，产生OH-说明溶液中H+放电，推断生成氢气；而淀粉碘化钾试纸也迅速变为蓝色，完成证据推理过程。

（6）立刻关闭电源。

三、设计理念

1、创意来源

实验装置的微型化改进实验效果非常明显，原因在于对教材实验装置存在以下问题的深入挖掘与研究。

（1）实验时间长、氢气的检验经常失败是由于实验室常用U型管两极板间距离较大，离子在其中迁移的时间长，且电阻较大。同样的电压下，功率消耗大从而产生气体量少。而牛角管中两支铅笔的角度正好大大缩短了两电极的距离，用此来电解，实验时间极短，现象明显。

（2）氢气的收集、检验在学生分组实验中难免会存在安全隐患，在此设计成通过实验现象（指示剂检验阴极区域溶液 pH变化）和理论知识（氧化还原反应原理）充分结合，分析阴极气体的产生。

（3）为了避免有毒气体对空气污染就一定要想办法从源头来减少气体的排放并同时对尾气进行处理。

2、微型化实验的创意优点：

（1）实验经济。药品用量非常少，1-2mL溶液即可。

（2）绿色环保。产生气体量少，又有尾气处理装置。采用脱脂棉球可以固定住溶液，既卫生又方便观察阴极区域实验现象。

（3）取材方便。采用蒸馏操作中的牛角管做反应容器，提高其利用率，利用孔径的特点合理安排两极，同时将湿润的淀粉碘化钾试纸进行缠绕且靠近棉球，便于观察阳极实验现象，减少氯气这种污染气体的排放量。用铅笔做电极，材料就在身边，让学生体会生活中的化学。

（4）简单易行、现象明显、安全环保。

（5）创设学生分组实验。实验时间短暂，课堂效率高，利用阳离子机交换膜将工业生产转化为模型认知。

电解饱和食盐水溶液的微型化用简单的实验成就了复杂的方案，通过实际动手操作和明显的实验现象（阴极区域溶液变红、阳极湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝），有助于提高学生从对宏观现象的辨识到对微观溶液中离子迁移、氧化还原反应电子转移等方面探析的能力，同时还可以利用该装置去实现对不同电解质溶液的电解，进而充分的理解电解原理，能够对电解知识进行合理的构建和迁移。

实验教学可以有效的帮助我们突破重难点，提高教学效果；同时着力“培养学生的实验探究与创新意识、科学态度与社会责任”；“注重学用相长、知行合一”这也是对化学学习目的的最好诠释。

参考文献：

[1]刘亚俊，李易鸿，魏锐，黄明建.电解熔融氯化钠演示实验设计[J].化学教育，2017，38（03）：59-61.

[2]方正.基于教材对电解饱和氯化钠溶液实验的改进[J].实验教学与仪器，2016，33（11）：61-62.