“新老搭配”是改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新思路

汪習(xí)雄

1.問題提出

在蘇教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《化學(xué)必修1》中，電解飽和食鹽水制取氯氣的實(shí)驗(yàn)，存在以下不足：一是由于電解產(chǎn)生的氫氣較少，而且逸出很慢，因此用向下排空氣法收集和檢驗(yàn)氫氣比較困難，大多數(shù)教師只好放棄檢驗(yàn)氫氣；二是當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，向陰極區(qū)滴加酚酞溶液，酚酞溶液顯紅色，只能說明溶液呈堿性，卻不能顯示堿性變化過程，為此，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

2.實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

（1）實(shí)驗(yàn)儀器與用品：低壓電源（24V），鐵釘用長(zhǎng)鐵絲（20cm）替代，碳棒用鉛筆芯（10cm）替代，U型管（兩邊帶支管），電線，小燒杯，蒸發(fā)皿，威尼爾（Vernier）數(shù)據(jù)采集器，pH傳感器，計(jì)算機(jī)（電腦），單、雙孔橡皮塞，乳膠管，玻璃直角彎管，飽和食鹽水，氫氧化鈉溶液，泡泡液，淀粉碘化鉀試紙，火柴，酒精燈，木條。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示（其中低壓電源、數(shù)據(jù)采集器、電腦等省去）。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象：打開電源開關(guān)，當(dāng)兩級(jí)出現(xiàn)氣泡時(shí)，打開電腦中數(shù)據(jù)采集器開始按鈕（實(shí)驗(yàn)前對(duì)pH傳感器進(jìn)行校對(duì)），時(shí)間為1 min。看到液面以下的鐵絲和鉛筆芯上產(chǎn)生大量的氣泡。大約1 min，淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，泡泡液慢慢出現(xiàn)氣泡，由小變大。電腦上pH曲線逐漸上升（可連接白板顯示），然后，用燃著的木條點(diǎn)氣泡，可聽到爆鳴聲，說明鐵絲電極上產(chǎn)生的氣體是氫氣。

（4）實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：

將鐵釘改為長(zhǎng)鐵絲，碳棒改為鉛筆芯，可以增大電極與電解液接觸面積，增加離子放電幾率，提高反應(yīng)速度，同時(shí)有利于氣體逸出，便于收集氫氣，用吹氣泡的方式也容易操作，檢驗(yàn)氫氣成功率高，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

用數(shù)字化傳感器，測(cè)得溶液的pH的變化，有利于學(xué)生從微粒層面上來認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)。加深對(duì)對(duì)電極方程式的理解。不難得出陰極反應(yīng)的兩種反應(yīng)式之間的聯(lián)系：2H++2e-H2↑，2H2O-2e-H2↑+2OH-。為學(xué)生在選修《化學(xué)反應(yīng)原理》書寫電極方程式打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

另外，淀粉碘化鉀試紙固定在鉛筆芯上，在檢驗(yàn)氯氣時(shí)不用打開塞子，減少有害氣體的污染。

（5）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：U型管內(nèi)的液面不能超過支管，以防止液體流出。塞子要多插入管內(nèi)，減少空間面積，以便收集氫氣。等吹出的氣泡較大時(shí)，再用燃著的木條來檢驗(yàn)氫氣。pH傳感器不能接觸鐵絲電極，防止影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（收稿日期：2014-11-24）