电解饱和食盐水的微型实验改进
电解饱和食盐水的微型实验改进
电解饱和食盐水的微型实验改进作者：林静静来源：《中学生导报·教学研究》2013年第24期摘要：微型化学实验（microsale chemical experiment或microsale laboratory）是指用微量药品，在微型化的仪器里进行的化学实验。
其特点在于：装置微型化和用药量微型化。
一般来说，通常所说的用量都在半微量与微量之间，即固体01克左右，液体01～02ml左右。
对于教学而言，微型实验应具有现象明显、便于操作、效果优良、成本低、易于推广等特点。
本文以电解食盐水实验的微型化改进为例研究微型实验的特点.关键词：微型实验；改进[问题提出]该实验内容在高中化学课本介绍氢氧化钠的工业制法时涉及的。
书中提到要用石棉隔膜避免反应物与离子的混合反应，这容易使学生觉得实验条件苛刻而无法演示。
其实在这方面已有很多的实验改进的例子。
《化学微型实验及教学研究》一书中第360 ～ 390页提到了3种方案。
（《化学微型实验及教学研究》蔡铎昌主编，西南师大出版社）基本思路是用U型管盛装溶液，或用两只导直玻璃管插入盛溶液的烧杯中，电极分别插入两管中电解，再用指示剂或气室检验产物。
但其缺点很明显：其一是用药太多，有30-50毫升。
其二是所用电压高，需用学生电源，很笨重，不便携带。
不符合微型实验的特点和要求。
而本实验的设计完全克服了上述缺点，且不失巧妙。
[实验内容][实验名称]电解饱和食盐水微型实验演示[实验原理]在饱和氯化纳钠溶液中通以直流电，会发生如下反应：阳极：2Cl-_2e ==Cl2（惰性电极）阴极：2H2O+2e==H2+2OH-总反应：2NaCl+2H2O ===2NaOH+Cl2+H2[仪器药品]培养皿擦镜纸导线一号电池自动铅笔笔芯小胶布投影仪食盐淀粉-碘化钾试液酚酞试液蒸馏水[实验装置][实验步骤]1.取01克食盐于培养皿中，加入蒸馏水10滴左右，振荡使之溶解，并将液面展开。
2.将电极平行放入培养皿中，用小胶布固定于培养皿壁。
电解饱和食盐水实验装置的新设计
电解饱和食盐水实验装置的新设计作者：李楠罗兵唐其生来源：《化学教学》2019年第04期摘要：利用实验室中常见的仪器——三颈烧瓶等设计一套电解饱和食盐水的实验装置，具体介绍实验改进后的实验用品、实验装置、实验步骤和实验方法。
该套装置不仅仪器常见易得，而且操作简单、现象明显、趣味性强、基本无污染，以最短时间可以实现最佳的实验效果，十分适合于课堂演示。
关键词：电解饱和食盐水; 改进装置; 实验探究文章编号： 10056629（2019）4006603中图分类号： G633.8文献标识码： B1 问题的提出电解饱和食盐水是高中化学的重要实验之一，通过对该实验的深入分析，不仅可帮助学生较好地理解电解反应的原理，还可让学生体会到科技进步对工业发展的巨大推动力。
在现行沪教版高一教材第二章“开发海水中的卤素资源”第一节“以食盐为原料的化工产品”图2.5中出现了该实验的装置[1]，见图1。
然而图示中所使用的装置在大部分中学实验室并未普及，所以教师通常会按照鲁科版教材所示装置进行实验（即利用带有支管的U形管，见图2）。
该套装置仪器虽常见易得，但在实际操作过程中却存在以下三点不足：一是气体制备、收集、检验的实验是分开进行的，所涉及到的仪器较多、操作繁琐;二是两极看到气泡速度虽快，但要收集一试管的H2，仍需要较长一段时间，一定程度上降低了课堂的时效性，而且产生的H2会混入空气，进行点燃或爆鸣时不易成功，影响实验效果;三是验证Cl2时，Cl2容易逃逸到空气中而污染环境，不利于培养学生的环保意识。
针对以上问题，查阅了大量文献，发现已有不少同行对该实验做了改进研究，取得了较多成果。
如林静静“电解饱和食盐水的微型实验改进”[2]，见图3。
该套装置用电池盒来代替笨重的学生电源，以极细的铅笔芯作电极，用培养皿来作发生装置，不仅简化了实验教具，而且试剂用量少，现象明显，节能又环保。
但是，微型实验装置适合于学生分组实验，若将其作为课堂演示实验可视性较差。
电解饱和食盐水探究实验创新设计及体会
电解饱和食盐水探究实验创新设计及体会摘要：化学教学要重视实验的改进和创新。
电解饱和食盐水探究实验创新设计，是一个很有创意的探究创新设计，方便、安全、环保。
关键词：实验；创新；探究；设计；体会化学是一门以实验为基础的自然科学，学生对化学知识的获取，能力的提高都是在实验的基础上培养起来的。
实验的改进和创新，不仅可以激发学生学习化学的兴趣，提高实验动手能力，而且还可以培养学生节约能源、节约药品的意识，增强学生的环保观念。
作为一名化学教师，我一直非常注重实验的改进和创新，并于2011年分别参加了市里和省里组织的化学实验创新设计大赛，荣获市特等奖和省一等奖。
2012年我又荣幸的参加了全国第十一届化学实验教学创新研讨会，并获国家二等奖。
一路走来，既收获了满满的荣誉，也积累了沉甸甸的思考。
现将我的参赛实验创新设计展示如下，并谈谈我的创新设计体会。
一、电解饱和食盐水探究实验创新设计（一）教学背景：电解原理是中学化学重要的基本理论之一，电解饱和食盐水，在工业上属于氯碱工业，有着极其重要的价值。
教材中对于电解饱和食盐水，只在电解CuCl2溶液实验的基础上简单的介绍了其电解原理，没有设计具体实验，使学生对该知识的理解和掌握差强人意，对氯碱工业也缺乏感性上的认识。
（二）设计思想：通过实验探究构建电解饱和食盐水的原理理论。
立足新课标，引导学生自主设计电解饱和食盐水的实验方案和装置，激发兴趣、体验科学研究的过程、形成科学的学习方法和严谨治学的态度。
（三）三维目标知识与技能： 1、全面认识电解原理。
2、掌握饱和食盐水电解产物的性质及检验方法。
过程与方法：通过对实验方案的设计、实验操作及实验现象的观察、分析和推理，培养学生的实验能力、观察能力、思维能力。
情感态度价值观：通过设计实验方案，观察实验现象，分析实验过程，使学生领悟到科学研究的方法。
（四）实验装置：（五）仪器及药品学生电源（1）、带支管的去底试管（2）、三通管（1）、单孔橡胶塞（2）、双孔橡胶塞（1）、橡胶管（若干）、尖嘴导管（2）、短玻璃管（1）、废弃透明食品罐（1）、透明小饮料瓶（1）、止水夹（2）、导线（若干）、干电池中的石墨棒（2）、洗瓶（1）、酒精灯（1）、小试管（1）、火柴、碘化钾淀粉试纸、饱和氯化钠溶液、酚酞试液、氢氧化钠溶液（带滴管）、小剪刀等。
电解饱和食盐水实验改进
谢谢！04ຫໍສະໝຸດ 实验改进趋势实验改进趋势
电解饱和食盐水实验改进的重点逐渐由解决反 应速率慢、实验现象不明显、阴极产生的氢气因量 少不便于检验的不足转向解决气体产物难以收集、 污染环境等问题。 改进后的实验装置简单，节约成本，易于实施， 实验效果明显，便于观察，符合课堂微型实验设计 思想， 符合绿色化学设计理念，具有创新性。
汪习雄
实验的不足：电解产 生的氢气较少且逸出 很慢。 改进：将铁钉改为长 铁丝，碳棒改为铅笔 芯，可提高反应速度， 利于气体逸出，便于 收集氢气，用吹气泡 的方式检验氢气。
改进方面
陈艳梅
实验存在橡胶管对氯 气的检验产生干扰。 改进：氯气的检验和 吸收在一个全封闭的 过程中完成（试管口 塞上脱脂棉并在脱脂 棉上滴加少量NaOH 溶液）
汪习雄“新老搭配”是改进化学实验的新思路———对改进电解饱和食盐水
实验教学的一些思考
02
实验本体的研究
实验本体的研究
实验原理 在电解饱和食盐水实验中， 石墨电极与电池正极连 接作阳极，Cl-在其上失去电子，产生Cl2；铜电极与 电池负极连接作阴极，水分子在电极上得到电子， 产生H2和OH-。 反应如下： 阳极（石墨）：2 Cl- +2e-=Cl2↑； 阴极（Cu）：2H2O+2e- =2OH- +H2↑； 总反应：2 Cl- +2H2O= 2Cl2↑+2OH- +H2↑
电解饱和食盐水实验改进
选自人教版高中化学 选修四第一章第二节 李桐
01
文献统计
02
实验本体研究
目 录
CONTENTS
03
改进方面
04
实验改进趋势
01
第一部分：文献统计
案例26 电解饱和食盐水的实验改进与创新
装置
实验
步骤
及现象
1．实验装置如图1所示(其中低压电源、数据采集器、电脑等省去)。
2．实验步骤及现象:打开电源开关,当两极出现气泡时,打开电脑中数据采集器开始按钮(实验前对pH传感器进行校对),时间为1min看到液面以下的铁丝和铅笔芯上产生大量的气泡。大约1min,淀粉碘化钾试纸变蓝,泡泡液慢慢出现气泡,由小变大。电脑上pH曲线逐渐上升(可连接白板显示),然后,用燃着的木条点气泡,可听到爆鸣声,说明铁丝电极上产生的气体是氢气。
3.实验注意事项:U型管内的液面不能超过支管,以防止液体流出。塞子要多插入管内,减少空间面积,以便收集氢气。等吹出的气泡较大时,再用燃着的木条来检验氢气。pH传感器不能接触铁丝电极,防止影响实验结果。
创新
设计
后的
优点
1.将铁钉改为长铁丝,碳棒改为铅笔芯,可以增大电极与电解液接触面积,增加离子放电几率,提高反应速度,同时有利于气体逸出,便于收集氢气,用吹气泡的方式也容易操作,检验氢气成功率高增加实验的趣味性,有利于调动学生的学习积极性。
案例26 电解饱和食盐水的实验改进与创新
实验名称
电解饱和食盐水的实验改进与创新
实验目的
通过对实验装置的改进，设计出一套能集成功率高增加实验的趣味性、绿色环保、用数字化传感器从微粒层面上来认识化学反应的实验装置。
实验原理
阳极反应式; 2Cl--2e===Cl2↑
阴极反应式：2H++2e ===H2↑
总反应式:2NaCl＋2H2O= H2↑＋Cl2↑＋2NaOH
Cl2+KI==KCl+I2
实验仪器
及药品
低压电源(24V),铁钉用长铁丝(20cm)替代,碳棒用铅笔芯(10cm)替代,U型管(两边带支管),电线,小烧杯,蒸发皿威尼尔( Vernier)数据采集器,pH传感器,计算机(电脑),单、双孔橡皮塞,乳胶管,玻璃直角弯管、饱和食盐水、,氢氧化钠溶液、泡泡液、淀粉碘化钾试纸、火柴、酒精灯、木条。
对“自制简易饱和食盐水电解装置”的改进
对“自制简易饱和食盐水电解装置”的改进创新无止境！实验装置也可不断改进完善。
正如江苏无锡市锡山高中的陆余平[1]先生所说：“电解饱和食盐水是氯碱工业的一个重要反应，也是中学阶段重要的基本理论之一。
不论是老教材，还是新课程标准课本上的电解食盐水装置，都有以下不足……”。
为克服不足，他设计制作了一套简易饱和食盐水电解装置，如图所示。
装置制作与操作（略）。
思维应开拓！改进后的装置如欠理想的应继续改进，这才符合不断创新、不断总结和不断完善的科学原则。
此装置尽管比较完美，但笔者详细研究、试验和反复推敲后在此基础上又做了一些改进，使其变得更为理想和科学。
1三点改进①用两支塑料注射器（20ml较理想）代替原装置的两支玻璃注射器，出液嘴内孔用φ3钻头钻大；用自行车辐条及学生用HB铅笔芯（外径均为φ2左右）作阴、阳电极。
②两电极先插在用铁钉烫开细孔的小橡胶塞上，再将胶塞塞入割断的汽水瓶底部烫（或钻）开的两个孔内。
③插在胶塞上的两根电极，上部长约4cm，其根部约1cm烫裹蜡层包封；下部露出0.5cm，用于夹接导线。
另外，装置安装好后还应采用一项以防万一的措施：将两个插着电极的胶塞，轻轻旋入汽水瓶底的孔内后，横拿割断的汽水瓶并用火柴（或打火机）火焰在外露处烧烤一会（谨防将瓶底烤变形），使电极发热后将胶塞根部有可能破损的蜡层重新融化封裹如初。
2装置实验方法（略）3实验注意事项①实验前两注射器均吸入饱和食盐水10—15ml，等量更好一些。
②给两电极上倒立套插注射器管时，必须小心谨慎，以防出水嘴孔壁刮损电极根部的涂蜡层。
③待电解生成的气体达10ml左右时停止电解，然后轻轻将两注射器逐一从汽水瓶内抽出，套上针头（针头扎一小块胶皮块以密封）后再将两注射器针头朝上、双手并拢竖拿，让同学们对比并观察两种气体体积（依据电解反应方程式，两种气体应等量）。
最后，取掉针头换上胶管，将两种气体导出胶管分别进行检验。
4改进的装置优点①电极安装在胶塞上再塞入汽水瓶底孔中后封闭良好，只要孔径大小合适，不存在漏液问题。
电解饱和食盐水装置的改进 精品
电解饱和食盐水装置的改进一、实验的作用与地位：电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学，它的应用十分广泛，在分析、合成等领域应用很广，由此形成的工业也很多，如电解、电镀、电冶金、电池制造等。
电解饱和食盐水是学生详细学习电化学原理的第一个案例，通过电能转变为化学能的探究活动，了解电解池工作原理，能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电解反应方程式。
知道电解原理在氯碱工业等方面的应用。
激发学生学习的积极性，提高学生社会责任感和公民意识。
对实验现象的分析以及对实验原理的探究活动，能够有效训练学生的思维能力，培养和提高分析处理信息的能力、合作与交流的能力。
二、实验改进出发点：上海科技出版社《化学》高一（第一学期）课本中电解饱和食盐水的装置用的是电化学实验平台。
电解时产生的氯气用湿润的淀粉KI试纸检验，现象很明显。
用小试管收集氢气检验，因产生的氢气量较少，很难用爆鸣实验检验，且实验现象再现过程烦长。
笔者总结实践经验，改用J形管取得很好的效果，其实验的自动化能够很好地激发学生学习的兴趣，可以开发为学生研究性学习的平台。
三、改进方法：如下图，取一J形管，把玻璃尖嘴取下，换成单孔橡胶塞，橡胶塞插有一段玻璃管，通过橡皮管接上玻璃尖嘴（点燃氢气用）橡皮管用止水夹夹住。
再在橡皮塞上插入一段细铜丝，铜丝下端敲成扁平状电解效果更好。
广口瓶内装湿润的淀粉KI试纸用来检验电解产生的氯气，最后的干燥管内装碱石灰，进行尾气吸收。
先打开止水夹，装入饱和食盐水，如图所示，要注意左端充满溶液，使收集的气体为纯净氢气，便于安全地检验。
右端液面刚好与石墨棒接触以形成通路。
开始电解后由于气压作用，左端液面下降，右端液面会不断上升，故开始时右端液面不宜太高。
左边细铜丝为阴极，产生氢气，把液面下压，直到细铜丝与食盐水分离，造成断路，电解自动停止，笔者实践过，一段约5厘米长铜丝，用12伏的电压大约4分钟左右就能够完成电解。
此时管内封住了较多的氢气。
电解饱和食盐水实验的改进
电解饱和食盐水实验的改进通高中课程标准实验教科书（苏教版）化学1（必修1）的专题2的第一单元中，涉及氯气的生产原理时有一个电解饱和食盐水的实验（图2-2）。
这个实验，对引导学生掌握工业上如何制取氯气的原理有着重要作用。
按课本装置进行实验，需时较长，而且很难在试管里收集到氢气，实验成功率不高。
分析其原因主要有下面几点：一、反应在U型管里进行，使得离子在两极之间迁移距离过长，造成整个电路的电阻较大，电源功率损耗大，使阴、阳两极产生的气泡较少，很难收集到足够的氢气。
二、用铁棒作电极，电阻大，表面积太小，不利于氢气的产生，也难收集到足够的氢气进行验证实验。
三、尾气没有及时处理，不符合绿色环保的新理念。
基于这些问题，我们对实验进行了探索和改进。
探索一：以铁棒为阴极、石墨为阳极，直接插入装有饱和食盐水的烧杯中，发现两极气泡马上增多。
这主要是由于电极靠近，离子交换快，电阻变小，电流强度增大，有利于气体的形成。
探索二：将阴极换用表面积大的铁皮，生成氢气的量就马上增多，但生成的气泡却很小，呈“雾状”分布于水中，逸出速度很慢。
探索三：我们把铁片对折，发现实验现象大有改观，生成的气泡比先前增大，但比较两极后发现，碳棒上生成的气泡比铁片上的大。
探索四：尝试着用碳棒作阴极，但是生成氢气的速率又减小。
由此说明：粗糙的表面有利于大气泡的生成，但碳棒电阻过大不利于气泡的生成。
于是我们选择用表面粗糙的铁片作阴极，以提高氢气的产生量。
探索五：为了较好地收集气体，我们把两个电极放在去了底的试管里，发现气流又有所减少，于是我们采用将阴极放在倒置的漏斗中，发现现象有很大的改观。
一者有利于氢气大气泡的形成和收集，电阻也很小。
至于氯气，为便于检验和尾气处理，同时减小电阻，采用壁上打孔的塑料管套装阳极的方法，发现效果很好。
基于对上述实验的探索，我们有了下面的实验改进：1、实验用品：1.1仪器：直流电源、烧杯（2个）、试管、漏斗、泡沫片、导管和橡皮管若干药品：饱和食盐水、氢氧化钠溶液、发泡剂2实验过程（现象）2.1先按照片所示的图把装置搭好。
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《中学生导报》(教学研究)/2013年/6月/17日/第096版
学科教育
电解饱和食盐水的微型实验改进
浙江省舟山市南海实验学校林静静
摘要：微型化学实验(microsale chemical experiment或microsale laboratory)是指用微量药品，在微型化的仪器里进行的化学实验。
其特点在于：装置微型化和用药量微型化。
一般来说，通常所说的用量都在半微量与微量之间，即固体0.1克左右，液体0.1～0.2ml左右。
对于教学而言，微型实验应具有现象明显、便于操作、效果优良、成本低、易于推广等特点。
本文以电解食盐水实验的微型化改进为例研究微型实验的特点.
关键词：微型实验；改进
［问题提出］
该实验内容在高中化学课本介绍氢氧化钠的工业制法时涉及的。
书中提到要用石棉隔膜避免反应物与离子的混合反应，这容易使学生觉得实验条件苛刻而无法演示。
其实在这方面已有很多的实验改进的例子。
《化学微型实验及教学研究》一书中第360 ～ 390页提到了3种方案。
(《化学微型实验及教学研究》蔡铎昌主编，西南师大出版社)基本思路是用U型管盛装溶液，或用两只导直玻璃管插入盛溶液的烧杯中，电极分别插入两管中电解，再用指示剂或气室检验产物。
但其缺点很明显：其一是用药太多，有30－50毫升。
其二是所用电压高，需用学生电源，很笨重，不便携带。
不符合微型实验的特点和要求。
而本实验的设计完全克服了上述缺点，且不失巧妙。
［实验内容］
［实验名称］电解饱和食盐水微型实验演示
［实验原理］在饱和氯化纳钠溶液中通以直流电，会发生如下反应：
阳极：2Cl-_2e ==Cl2↑ (惰性电极)
阴极：2H2O＋2e==H2↑+2OH-
总反应：2NaCl+2H2O ===2NaOH+Cl2↑+H2↑
［仪器药品］培养皿 擦镜纸 导线 一号电池 自动铅笔笔芯 小胶布 投影仪
食盐 淀粉－碘化钾试液 酚酞试液 蒸馏水
［实验装置］
［实验步骤］
1．取0.1克食盐于培养皿中，加入蒸馏水10滴左右，振荡使之溶解，并将液面展开。
2．将电极平行放入培养皿中，用小胶布固定于培养皿壁。
3．将剪成比培养皿略小的擦镜纸平铺覆盖于培养皿中。
4．往阳极区上滴加2滴KI-淀粉溶液，阴极区上滴加1滴酚酞试液。
培养皿放道投影
仪上。
5．分别将导线的另一头用小胶布固定在电池的两级，开始电解，投影。
(注意不要接反，连接铅笔芯的接在正极)2－3分钟后即可完成。
(可观察到明显颜色变化现象：阳极区变蓝，阴极区变红)
6．撤除仪器。
［注意事项］
1．如没有现成的KI-淀粉试液，可自行配置：取0.1克淀粉于50m的烧杯中，加入少许(米粒大小)碘化钾，加水溶解至20毫升，搅匀。
2．电极制作：取两根导线，每端各剥出5cm左右，一端分出两根细丝，拉直做电极(阴极)。
阳极需将细铜丝缠于铅笔芯一端，在酒精灯上加热，沾上少许石蜡，加热使之熔融，将接头处铜丝覆盖，还能起到固定铅笔芯的作用。
3．电解完成后为了现象明显可往电极区滴加1－2滴蒸馏水，以使颜色区域扩大。
［实验说明］该实验的设计克服了上述的缺点，很有独到之处。
第一，该实验的用药量少，真正体现了微型的特点。
所需药品只需0.1克左右，液体0.2毫升。
是普通实验用量的1/20－1/100左右。
第二，现象明显。
由于碘和淀粉反应及酚酞和碱反应都是很灵敏的化学显色变化，实验完毕可清楚看到电极附近区域颜色变化。
而用投影的办法将结果放大后更方便学生观察。
如果条件好用多媒体视频展示仪和液晶投影仪则效果更好。
第三，小巧，便于携带和操作。
由于采用干电池作电源，大大减少了装置的体积和重量，整套装置加起来不到80克。
第四，无污染，真正的绿色化学实验。
由于所用药品量很少，故产生氯气的量就很少，基本上都与碘化钾反应了。
而且湿的擦镜纸覆盖在电极表面可进一步防止过量的氯气扩散。
第五，设计巧妙。
选择擦镜纸是因为其透明度较高，在湿了之后更明显，方便投影。
电极细小，更能清楚地发现颜色的变化。
将擦镜纸放在电极上可起到减缓气体扩散的作用。
气体与试液进行交错流动，更能充分反应。
培养皿底部较平，便于投影。
总的来说，该实验的设计很好的体现了微型化学实验的特点：用药少，清洁无污染，便于操作，效果明显，易推广。
而且装置方便易得，便于携带，学生完全可以在家中自己进行操作，锻炼动手能力。
不失为一种好的创意。
参考文献
［1］ 李静娴,陈迪妹,元立亭.电解饱和食盐水实验的优化设计［J］.化学教学.2012(01) ［2］ 王春.电解水实验装置的改进［J］.实验教学与仪器.2009(09)
［3］ 张军,李晓萍.电解饱和食盐水的微型实验［J］.科学大众(科学教育).2013(07)。