电解饱和食盐水的实验改进-高中化学实验说课稿
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
电解饱和食盐水实验之探究说课稿
电解饱和食盐水实验之探究说课稿发表时间：2018-07-19T11:44:06.600Z 来源：《教学与研究》2018年9期作者：毛小红[导读] 本节课源自新人教版化学选修四第四章电化学基础第三节电解池第二课时电解原理及其应用中“电解饱和食盐水实验之探究。
毛小红（新疆乌苏市第一中学新疆乌苏 833000）中图分类号：G652.4 文献标识码：A 文章编号：ISSN0257-2826 （2018）09-0074-02一、教材分析1、教材的地位和作用本节课源自新人教版化学选修四第四章电化学基础第三节电解池第二课时电解原理及其应用中“电解饱和食盐水实验之探究。
“电解饱和食盐水“实验不仅能巩固电解原理知识，而且在工业生产、实际生活中，工业废水处理中都有广泛应用，并且在高考中也是热点知识，所以在本节课借“电解饱和食盐水“实验将此块内容挖深挖透很有必要。
2、教学目标【知识与技能】①能熟练操作电解饱和食盐水实验，并通过实验验证电解原理。
②能对装置加以改进，探究出自制84消毒液方法。
③能够分析出铁为阳极时制备高铁酸钠和处理含重铬酸钾废水的原理，并能制备出氢氧化亚铁。
【过程与方法】①培养学生对实验的操作、观察、分析和推理能力。
②培养学生发现问题、分析问题和解决问题的科学探究精神和创新能力。
【情感态度与价值观】①培养学生动手实验操作能力，并对实验提出质疑，加以改进。
②能将所学知识运用于生活、生产当中，真正体会到“科学技术就是生产力”的含义。
③培养学生运用所学知识解决环保问题，将“青山绿水就是金山银山”的十九大精神渗入课堂。
3、教学重、难点教学重点：熟练操作电解饱和食盐水实验，并能改进装置进行自制84消毒液。
教学难点：探究铁做阳极制备高铁酸钠、氢氧化亚铁。
以及对工业废水中重铬酸根的处理。
以达到学以致用的目的。
二、学情分析本课为加强班学生设计，学生已掌握基本电解原理，学生能够对简单问题进行分析，在老师的指引下可处理相关高考问题。
说课大赛电解饱和食盐水
电解饱和食盐水实验各位同学老师下午好今天我讲的题目是《电解饱和食盐水实验》一、实验分析《电解饱和食盐水》是高二化学选修四第四章《电化学基础》中第三节《电解池》的内容，复习我们已经学习了电解原理。
今天的实验主要是巩固工业制碱原理。
了解以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途。
二、说实验目标1、巩固电解原理2、掌握电解的基本操作3、学会对电解产物的检验三、说实验的重难点实验的重点是都电解产物的分析与检验，应用所学的原理书写阴极的电解方程式，以及阳极的电解方程式。
四、说教法1、提问实验前我会提问“交流电与直流电最大的区别是什么呢，电解用的什么电源，为什么不用交流电呢？2、对比试验法这个实验的目的是巩固大家电解原理知识，改进书本上现象不明显、反应时间长、混合颜色不明显的缺点。
实验前我会提问大家KMnO4 CuSO4两种溶液中显色的原因是那种离子3、半演示法讲解实验应注意的安全事项，简述实验原理。
将电解饱和食盐水的主要装置搭好，并不进行实验，两组同学一个实验学生自己动手做。
时刻观察学生的操作，记下常见的不规范操作，危险的操作及时制止，不规范的操作下次实验集中讲解。
4、实验现象讨论法做完实验，我会让学生结合学习过的电解原理，分组讨论一下产生上述现象，并填一下作业表。
五、说学法改变以前“老师是一位优秀的画家，在学生空白的记忆中画出了电解装置“的现象，自己动手，自己观察，培养学生保护环境的意识。
六教学过程1、新课的导入“本实验以交流电以及直流电的不同”引出今天的实验2、授课在教学过程中对实验中一些不合理的地方进行了改进，对电解氯化钠的尾气做了处理，进口书本知识，引导学生保护环境的意识，尽量减少教师的讲解，启发学生的自我思考。
3、板书设计黑板的左边以填空的方式写出实验原理，中间画出书本上的图，以及改进后的图，右边画出注意事项。
4、作业布置改变传统的实验报告的形式，采用实验作业表的形式，减少减少学生的课业负担。
提高学生的创新能力。
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。
《电解食盐水》说课稿(省级化学实验说课大赛获奖案例)
《电解食盐水》说课稿一、使用教材人教版高中《化学选修4》第四章第三节。
二、实验器材自制教具：电解食盐水微型装置（培养皿、胶头滴管、石墨电极和铁电极、导线、电解槽、学生电源、镊子）自制84消毒液简易装置（玻璃管、石墨电极和铁电极、导线、电解槽、学生电源、）氯化钠溶液、酚酞试液、红纸片条、滤纸、蒸馏水等。
实物投影仪。
三、实验创新要求/改进要点人教版高中化学选修4教材第82页“科学探究”栏目要求：设计一套电解饱和食盐水的装置并进行实验。
多数学生会参考教材第79页实验4-2“U型管电解CuCl2溶液”的实验装置，但是，该实验装置不适合课堂演示，更不适合学生分组实验，因为产生较多的氯气会污染环境。
作者设计了一种微型电解装置，学生用它分组实验电解了饱和食盐水，每个学生都可以亲手实验，现象明显，产物便于检测且随时可以停止，符合实验绿色化的理念。
改进的微型实验装置，突出化学实验功能，学生获取实验证据，加深理解电解原理以及氯碱工业中阳离子膜电解槽工作原理，真正落实实验既是教学手段，又是化学学习的重要内容。
四、实验原理/实验设计思路图1 微型电解实验示意图图2 微型实验电解饱和食盐水如图1、图2所示，装置由培养皿、滤纸、塑料板固定的两个石墨电极上和学生电源构成。
五、实验教学目标（1）教学目标：了解电解食盐水的原理；知道电解在氯碱工业、海水淡化等方面的应用；形成“分析和应用电解原理的”一般思路。
（2）评价目标：通过分析氯碱工业原理诊断对电解池的认识；通过微型实验电解食盐水的探究；诊断学生实验的设计、操作、观察、分析和优化能力；通过建立分析和设计电解池的基本认识角度，发展电解池思维模型；通过教学活动中的讨论、交流，分享对问题的看法和解决方案，诊断学生电解在科技、生活中的重要应用价值观念和对化学的学习热情和求知欲望。
六、实验教学内容本节课电解池的第二课时电解原理的应用，多角度透视电解食盐水，设置层层递进的连续问题情境，利于学生形成原理应用的视角：基于应用或目的从装置和原理两个维度的相会作用出发分析、设计电解池。
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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电解饱和食盐水的实验改进
一、使用教材
1、教学内容所属模块：选修4《化学反应原理》
2、年级：高中二年级
3、所用教材：人教版
4、所属章节：第四章第三节
二、实验器材
每小组的实验仪器和试剂：具支U形管，石墨电极、普通的铁电极，学生电源，注射器，酒精灯，带有橡胶管的导管，带双头鳄鱼夹的红黑导线2根，淀粉碘化钾溶液，淀粉碘化钾试纸，火柴，烧杯，酚酞、饱和食盐水
自制教具：自制的改进创新装置、阳离子交换膜
三、实验改进与创新点
1.实验设计原则“人无我有,人有我精”，化学组根据实验要求创新了电解饱和
食盐水装置，用透明容器、活性、惰性电极、阳离子选择膜直观展示了电解放出氢气、氯气、生成氢氧化钠的过程。
既避免产生氢气与氯气混合，又防止氯气与氢氧化钠反应，同时防止尾气污染环境。
该装置利用了阳离子交换膜，通过酚酞检验两极产物可以很直观的体现该膜的作用，便于学生理解。
装置轻巧、操作简单。
装置避免了传统电解饱和食盐水的复杂装置，也可以不用学生电源，利用电池也可以进行电解。
2.气体纯净，且实验过程无污染。
整个实验过程都是在密闭的环境中进行，两
个气孔被胶帽堵住，气体不会溢出，且胶帽还便于后续检验过程中注射器直接插入吸取气体。
3.实验现象明显，趣味性强。
在电解过程中的气泡非常多，便于教师引导学生
观察，思考气体是什么，激发学生兴趣。
由于装置的透明的，可视性非常好，在两极产物检验的过程中，氯气使淀粉碘化钾溶液变色、氢气的点燃都非常
明显、最后酚酞检验溶液的酸碱性可以将本次实验推向高潮，学生会惊讶为什么红色不会扩散到另一边。
4.本装置还适合其他电解实验的使用。
四、实验改进设计的出发点
氯碱工业是教材详细介绍的化学工业之一，电解饱和食盐水是氯碱工业中的重要反应,也是高中化学课堂中一个非常重要的实验。
不同版本教材中对于电解饱和食盐水实验的呈现也有不同，见表1。
表1 三种版本教材电解饱和食盐水实验对比
和苏教版教材中既没有该实验的图示，也没有安排实验，在教学过程中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型管。
其不足之处在于：（1）该装置与氯碱工业的实际生产装置有一定的距离，在氯碱工业中所用的阳离子交换膜在教学实验中难以实现；（2）利用U 型管进行实验时，离子在阴阳两极迁移的距离过长，导致整个电路的电阻较大，实验时收集气体所需的时间较长，同时氯气逸出会造成空气污染，不利于在课堂进行演示；（3）由于U 型管带有支管，导致浸入溶液中的电极太短，接触面积小，不利于气体的产生。
五、实验教学目标
知识与技能：
1、理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法
2、了解氯碱工业——电解饱和食盐水
3、掌握电解电极方程式和总方程式的书写。
过程与方法：
1、通过过已学电解原理相关知识来思考电解饱和食盐水实验，探究分析工作原理。
2、通过电解饱和食盐水实验的装置逐步改进，学生小组猜想讨论、实验验证、实验汇报、师生总结的方法，增强对电解池工作原理的了解，让学生感受电能转化为化学能的科学事实。
情感态度价值观：
1、通过对电解饱和食盐水实验的改进与创新，体验“科学猜想—实验验证—归纳总结—形成理论”的研究过程。
知道电解原理的应用的广泛性，实用性，高效性。
增强学生的环境保护意识，感受化学世界的奇妙与和谐。
2、通过实验探究，培养学生善于观察，勤于思考的科学态度，增强理论联系实际的能力，并将化学知识积极应用于生活的意识。
3、学习科学探究、合作学习的基本方法，提高科学探究与团队合作的能力。
六、实验教学内容
本节课是学习电解原理的相关基本知识后的有关原理应用的拓展探究以及
实验的改进，氯碱工业是生产生活重要的工业过程，其产品也是无处不在。
基于此，从氯碱化工厂的实际机器场景引入，利用自制实验用品，逐步引导学生学会科学探究、改进创新，并通过此过程来培养学生的环境保护与绿色化学意识。
七、实验教学过程
环节1旧知回顾：展示氯碱化工厂和生活中由氯碱工业产物制造的产品图片；复习电解原理、阴阳离子的放电顺序；学生书写电极反应式、总反应方程式。
环节2 实验探究：通过对教材的书本知识维度提取到实际可触摸感知的实物维度，通过提出问题，引导学生小组讨论给出实验改进方案，再进行对应方案的实验，层层递进深入，问题环环相扣，从而逐步的向最终电解饱和食盐水的改进装置设计意图靠拢，并且通过改进装置的真实实验来进一步让学生感受创新的快乐与思维进阶的喜悦。
环节3 探究总结：从探究实验的的角度和思维提升的维度来总结本节课的实验改进、探究创新。
八、实验效果评价
1.在探究实验中发展能力
①解决问题能力：通过提出问题，引导学生小组积极思考，培养学生提炼信息和对信息进行分析、整合的能力；通过组内讨论做出假设，设计实验方案，最终分析本质、解决问题。
②实验操作能力：从环节1到环节3，需要学生具备较高实验探究能力，需
要较缜密的思维来分析考虑复杂问题，实验用到的仪器越来越多，操作步骤更多，创新空间也更大。
2.基于化学学科核心素养下的教师主导、学生主体
3个环节的实验探究都是由教师从问题意识引导学生去探究，都从不同的角
度体现了宏观与微观探析，变化与平衡思想，证据推理与模型认知，科学探究与创新意识，科学精神与社会责任等五个大的化学学科的核心素养，以学生为主体
的形式落实到课堂的每一个环节。