电解水装置的3种改进
电解水装置的改进
做好实验，让学生快乐走进化学--------水电解器的改进岳麓区莲花镇双枫中学罗海波水的电解是初中化学中一个重要的实验，能够帮助学生体验学习过程，构建科学观念的重要手段。
在实验的载体作用下使抽像的问题得到具体化，形象化。
初中电解水实验有三个方面的作用：一丶用事实启发学生认识研究物质组成的方法，启发学生了解不断分解物质，直到不能再分解。
二、是人类认识物质组成的一种方法，为学生分析物质组成提供借鉴。
三、在变化中揭示化学反应的实质，通电后电极上出现气泡，收集后进行验证。
这里水在通电时发生的变化，试管中形成了完全不同于水的物质。
但是反应的元素种类并没有改变，从而揭示出化学反应的实质。
但是在做电解水的实验当中存在以下问题：第一、水电解的速度慢，时间长，造成课堂效率低。
往往需电解很长时间，而且因为氧气会导致电极的氧化，会导致电解的速度更慢。
占了一堂课的很长的时间。
第二、电解水产生的氢气和氧气的体积比不准，误差大，不能突出氢气氧气体积比为2：1的结论。
第三、产生的气体检验操作不方便。
打开玻璃嘴处的活塞，常常不能使带火星的木条复燃。
稍有不慎还会有液体喷出使带火星的木条熄灭，影响实验操作。
氢气点燃现象不明显，在玻璃尖嘴处点燃一般只能听到轻微的爆鸣声，检验也是转瞬即逝。
更不用说在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯，检测有水雾生成的现象。
我在实验教学的过程中，总结其根本原因在于装置不方便操作，而且产生的气体量太少。
所以对于电解水装置我做了一些改进。
一、反应开始前注水，使加水漏斗内水的高度与玻璃管内的水相平。
反应结束后要一直保持内外液面高度相平，这样才能保证在验证气体时能形成压强差，便于形成持续气流进行实验。
二、更换正极的电极材料。
用银或铂替代原来的铜或者铁电极，因为银和铂是不活泼的金属，正极上产生的氧气不足以使其氧化至断裂，从而能够保证实验的继续进行。
同时，在使用过程中，加大直流电源的电压，用学生电源代替干电池，将电压调到九伏，这样就能够更快地产生足量的气体进行具体的实验。
电解水的创新实验
对“电解水”实验的改进一、创新实验名称：水电解化学实验设计二、创新实验目的在初中化学中的《电解水》是个很重要的实验，通过该实验使学生认识水的元素组成和水分子的原子构成。
山东鲁教版教材使用的霍夫曼式水电解器，由于生产商提供的电极材料是石墨或钢丝，电解速度太慢，大概一节课快结束时才能验证，并且实验还未完成酸液或碱液就会从长颈漏斗口溢出，操作不便、易损坏等诸多原因，被弃之不用。
于是变成老师讲实验现象，学生硬背实验结论。
为解决这个问题，我在霍夫曼式水电解器做了一些改进，适合于教师演示，整个装置简单，易于操作，实验效果良好，整个实验只需3分钟左右的时间，就可验证两极产生的气体。
三、创新实验仪器及试剂霍夫曼电解器、长颈漏斗、保险丝（较粗）、15%硫酸溶液、木条、火柴、学生用直流电源（12V及以上）、橡皮导管、酒精灯、小砂轮、剪刀。
四、实验仪器装置图及仪器的组装说明首先将原装置的石墨电极（或其它电极）改换成保险丝；其次，在长颈漏斗中部用小砂轮将其切断，用长20厘米的橡皮管连接；最后用细铁丝检查两端活塞处的小孔是否畅通。
五、实验操作部分（1）将霍夫曼电解器固定在铁架台上；（2）打开霍夫曼电解器两边刻度玻璃管上的活塞，往长颈漏斗里倒入浓度为15%硫酸溶液。
待两个刻度管里的液体将升到活塞时，倾倒的速度减慢，使液面稍稍超过两个活塞；（3）关闭活塞，用卷成细卷的滤纸条伸入活塞上的玻璃管中，吸去超过活塞的液体；（4）通入12V直流电，两极冒出大量气泡，为了避免因氧气的溶解度比氢气大造成V（H2）：V（O2）﹥2：1，可电解一会儿后打开活塞放掉两极的气体再关闭活塞进行实验，使氧气在液体中浓度达到饱和；（5）2到3分钟后，当阳极产生的气体10毫升时，打开活塞，用带火星的木条去检验，带火星的木条能复燃；负极产生气体大约有20毫升时，即可打开活塞，用燃着的木条去点燃，产生黄色火焰。
六、装置改进的意义（1）一般生产商使用石墨碳棒作电极，反应虽快，但表面有东西剥落，对溶液造成很严重的污染，影响实验现象的观察，况且做完一次实验必须更换电极，重新制作石墨碳棒又比较麻烦；（2）不锈钢丝(生产商提供)做电极易与酸反应也会不断氧化溶解，用碱液虽较快一点，但电解器的活塞开关易被粘结；（3）用金属铂(白金)做电极效果较好，但价格太贵，学校实验室一般没有；（4）用铜和铝导线做电极，两极产生气泡速率太慢，且铜电极变绿。
电解水的创新实验教程文件
电解水的创新实验对“电解水”实验的改进一、创新实验名称：水电解化学实验设计二、创新实验目的在初中化学中的《电解水》是个很重要的实验，通过该实验使学生认识水的元素组成和水分子的原子构成。
山东鲁教版教材使用的霍夫曼式水电解器，由于生产商提供的电极材料是石墨或钢丝，电解速度太慢，大概一节课快结束时才能验证，并且实验还未完成酸液或碱液就会从长颈漏斗口溢出，操作不便、易损坏等诸多原因，被弃之不用。
于是变成老师讲实验现象，学生硬背实验结论。
为解决这个问题，我在霍夫曼式水电解器做了一些改进，适合于教师演示，整个装置简单，易于操作，实验效果良好，整个实验只需3分钟左右的时间，就可验证两极产生的气体。
三、创新实验仪器及试剂霍夫曼电解器、长颈漏斗、保险丝（较粗）、15%硫酸溶液、木条、火柴、学生用直流电源（12V及以上）、橡皮导管、酒精灯、小砂轮、剪刀。
四、实验仪器装置图及仪器的组装说明首先将原装置的石墨电极（或其它电极）改换成保险丝；其次，在长颈漏斗中部用小砂轮将其切断，用长20厘米的橡皮管连接；最后用细铁丝检查两端活塞处的小孔是否畅通。
五、实验操作部分（1）将霍夫曼电解器固定在铁架台上；（2）打开霍夫曼电解器两边刻度玻璃管上的活塞，往长颈漏斗里倒入浓度为15%硫酸溶液。
待两个刻度管里的液体将升到活塞时，倾倒的速度减慢，使液面稍稍超过两个活塞；（3）关闭活塞，用卷成细卷的滤纸条伸入活塞上的玻璃管中，吸去超过活塞的液体；（4）通入12V直流电，两极冒出大量气泡，为了避免因氧气的溶解度比氢气大造成V（H2）：V（O2）﹥2：1，可电解一会儿后打开活塞放掉两极的气体再关闭活塞进行实验，使氧气在液体中浓度达到饱和；（5）2到3分钟后，当阳极产生的气体10毫升时，打开活塞，用带火星的木条去检验，带火星的木条能复燃；负极产生气体大约有20毫升时，即可打开活塞，用燃着的木条去点燃，产生黄色火焰。
六、装置改进的意义（1）一般生产商使用石墨碳棒作电极，反应虽快，但表面有东西剥落，对溶液造成很严重的污染，影响实验现象的观察，况且做完一次实验必须更换电极，重新制作石墨碳棒又比较麻烦；（2）不锈钢丝(生产商提供)做电极易与酸反应也会不断氧化溶解，用碱液虽较快一点，但电解器的活塞开关易被粘结；（3）用金属铂(白金)做电极效果较好，但价格太贵，学校实验室一般没有；（4）用铜和铝导线做电极，两极产生气泡速率太慢，且铜电极变绿。
电解水装置的3种改进
电解水装置的3种改进1. 引入反渗透膜随着现代科技的不断发展，人们对电解水装置的性能提出了更高的要求。
目前，电解水装置常用的技术是离子交换膜技术。
但是，离子交换膜存在着过于繁琐的清洗维护、膜面积小、水质较差等缺陷。
为了解决这些问题，我们推荐引入反渗透膜技术。
相比离子交换膜，反渗透膜面积更大，整个设备的产水量更高。
而且，反渗透膜还可以过滤掉更小的颗粒，使得产生的水质更纯净。
此外，反渗透膜的清洗和维护也比较容易。
由此可见，引入反渗透膜技术是对传统电解水装置的重要改进之一。
2. 采用新型电解液除了膜的问题，电解水装置设计中最重要的一个因素是电解液。
目前市面上大多数电解水装置使用的是含有电解质的水。
然而，这种电解液存在着电解效果不稳定、产生的气体不均匀等缺点。
为解决上述问题，可以采用新型电解液，如高浓度钠氯化液。
这种电解液可以使水中产生更多的氢气和氧气，从而使电解效果更加稳定，产生的气体分布更均匀。
同时，采用新型电解液还可以减少电解过程中的氧化反应，从而降低电解过程中的能量损失，使得电解过程更加经济高效。
3. 优化设计除了以上两种改进方案，我们同时建议优化电解水装置的设计。
现有的电解水装置大多都比较笨重，体积较大，操作不便。
因此，对此建议优化设计，减小体积、降低重量，从而使其操作更为便捷。
同时，设计中要考虑成本和效率的平衡，保证产品在市场中能够有竞争力。
总结以上是电解水装置改进的三种方案，引入反渗透膜技术、采用新型电解液以及优化设计。
这些方案都是为了提高产品的效率、降低成本、改善使用体验。
有了这些改进方案，现有的电解水装置将迎来更加优秀的表现，使消费者能够更加方便地获取到高质量的电解水。
《水的组成》实验教学——电解水实验装置改进
悦读授业·论著Family life guide -13-《水的组成》实验教学——电解水实验装置改进杨玉梅（福建省三明市梅列区洋溪中学）教材背景分析《水的组成》是人教版九年级上册化学第四单元的内容，它在初中化学具有特殊的意义，这是学生学习的第一种重要的化合物，这也是第一个看出物质元素组成的实验，它还是学生第一次用微观的视角诠释物质元素的变化。
而笔者认为启蒙阶段的每个第一次都值得每位老师去认真对待，通过这三个第一可以帮助学生在认识物质上由表及里，见微知著，同时为化学式和质量守恒定律的学习埋下伏笔。
本节课每位老师都会在课台上进行电解水的实验，通过许多一线老师的大胆尝试和探索，最终以霍夫曼水电仪器或其简易装置走进我们的课堂。
提出问题传统的电解水实验置是使用霍夫曼水电解器对水进行电解，在装置的正负两极中分别产生气泡，负极处产生的气体体积约为正极处产生气体体积的两倍。
学生通过实验能够比较客观地看见实验现象，能够理解到水不是一种元素，它是可以分解的。
但是在实验过程中，该实验装置也存在如下问题：（1）气体产生的速率较慢，等待时间较长，使教师很难把握课堂的节奏。
（2）装置顶端为漏斗，容量小，重心不稳，在实验过程中极容易倾倒，不利于学生开展实验。
（3）需要铁架台支撑，携带不方便，不易搬用。
（4）该装置在验证气体时，气体流速过快，不利于气体的检验。
已有的实验装置改进高中课本使用的水电解装置，该装置将导线浸没于电解液中，放入和取用试管存在安全隐患，且检验气体时操作十分不便。
市面上还有售卖另外一种电解水装置，相比于初中与高中使用的装置，它改进了传统实验装置的外形，使实验装置重心下移，解决了装置易倾倒的问题，但电极使用寿命较短，无法更换，导致装置常常在使用过几次后，电极氧化，无法再次使用。
装置太小不利于教师实验和学生观察，气体制备量少，不利于后期对于气体的检验。
上述改进方法都没有办法完全遵循实验方便简易绿色安全的原则，对教师演示实验和学生分组实验都带来了一定程度上的困难。
电解水实验的改进与实际操作
2016年3月上旬刊初中化学教材经过多次改版,内容发生了较大的变化。
自从“氢气还原氧化铜”淡出后,课本中吸引人眼球的实验项目似乎已经很少。
因而,“电解水”的演示质量不容忽视。
在教材中,“水的组成”是通过电解水实验来证明的。
这个实验的看点在于,看似单纯的水,经过电解以后,生成了两种截然不同的气体———氧气和氢气,而且它们的体积比为2:1。
实验中可以看到大量气泡从电极上产生并冒出,生成的气体可以检验,一种能够使带火星的木条复燃,另一种则能够燃烧。
观察实验现象,可以使学生获得广泛的想象空间,看似单纯的水,在电流的作用下变成两种单质,有助于学生对分解反应的认识和理解。
也可以帮助学生理解化学反应的本质,理解原子,分子,以及一些物质是由分子构成的等等基本概念和知识。
“电解水”实验的典型装置是“霍夫曼电解器”,电极材料使用昂贵的铂,学校一般没有配置。
虽然上级配给的仪器中也有类似的,但是,制作工艺粗糙,而且损坏以后修理困难,订货的周期又比较漫长,并且跑冒滴漏现象严重,由于电解水的时候,要在水中加入硫酸或者烧碱,因此,这样的瑕疵是无法容忍的。
因此,在实际教学时,往往使用自制简易装置。
不过,实验效果并不理想,主要的缺点包括:手需要多次接触有腐蚀性的电解液,如果使用手套,操作又显笨拙,检验氢气的时候效果不理想,老师对此有改进的要求。
经过查找资料和动手实验,我们对实验中的一些问题有了成套的改进方案。
图一是过去常用的简易电解水装置,图二是现在改进后的电解水装置。
一、改进的实验方案如下:1.电解液:用NaOH 溶液,根据实测经验,质量分数为15%~18%最理想,最好用纯度较高的试剂和蒸馏水配制。
实际用10%NaOH 溶液效果就很好了。
2.电解池:曾经使用1000ml 烧杯。
由于烧杯上有文字和标识刻度,会影响观察,最好用塑料缸,定制。
但是,学校没有这样的条件。
现在改用定制的长方形有机玻璃缸,量身定制,与收集气体的容器(注射器匹配),不浪费药品。
改进实验装置 提升课堂效率——以“电解水”实验装置的创新为例
课程篇水的电解实验是现行中学化学课本中一个重要的启蒙实验。
通过水的电解实验及对实验现象的观察、分析和讨论，说明水是由氢、氧两种元素组成的。
做好该实验，有利于培养学生学习化学的兴趣，有利于学生认识构成物质的微粒（原子、分子）之间的关系，有利于学生理解化学反应的实质和质量守恒定律，因此，做好此实验就显得十分重要了。
而实验室电解水的常用装置是“霍夫曼电解器”，用它电解水所得的氢气和氧气的体积比为2∶1，用以证明水的组成是较理想的。
笔者调查得知，各地区的实验器材配备不尽相同，但气体的收集及验证操作方式几乎相同。
如下图的三种水电解器，电解时间长，产生的气体少，而且都需要用手指将玻璃球水平向一侧挤压，气体排出的同时进行检验。
对于刚刚接触化学、刚刚学会几个基本实验操作的学生来说，这一操作很难完美配合，往往还没来得及检验，气体已经逸出，实验失败。
由于时间关系，教师不可能让学生重复实验，致使很多实验失败的学生懊恼不已。
基于以上装置的缺点，笔者结合自身教学经验，在学校化学组老师们的帮助下，将原有实验器材进行改进，以保证学生简便收集气体，安全简便地进行检验，以充分体现新课标的要求。
现介绍其装配及使用的改进方法。
改进方法：1.配制电解液：配制10%的氢氧化钠溶液或1∶4的稀硫酸。
2.选择合适电源：经测定，用12V至24V电压，20至30秒即可产生20mL氢气，且体积比刚好为2∶1。
利用废旧电车的一节锂电池，电解速度比学生电源快得多。
3.取下玻璃管两端的橡胶导管及玻璃尖嘴，分别安装上乳胶头。
使用方法：闭合电路，当产生气体较快的试管液面到达10mL时即断开电路，用注射器针头插入胶头内吸取气体进行检验，尽可能多地抽取气体，尽量不要把水吸入针筒。
负极气体的检验：将抽取气体后的针头直接放在酒精灯火焰上，缓慢推动注射器活塞，当针头出现火焰时立即离开酒精灯继续推动注射器活塞观察现象。
这时，淡蓝色的火焰清晰可见，在火焰的上方罩上干燥冷的烧杯，烧杯内壁出现水雾。
电解水实验的教学反思与装置改进
电解水实验的教学反思与装置改进在中学化学课堂中，电解水实验是一个常见的实践教学环节。
通过电解水，学生可以亲身体验化学反应过程，巩固对离子电解的理解。
然而，在教学过程中，往往存在一些问题，如实验步骤繁杂、设备操作不便等，因此需要对实验进行反思与装置改进。
首先，我们需要反思实验的步骤和操作是否简洁明了。
在进行电解水实验时，学生需要准备的实验器材较多，例如电解槽、电极、电源等。
为了简化实验步骤，我认为可以引入一个电解槽带有夹子的设计，夹子可以固定电极的位置，使学生可以更方便地进行实验操作。
同时，可以将电源的开关与调节按钮进行整合，这样可以减少学生之间频繁调节电源的情况，提高实验效率。
其次，实验装置的安全性也是需要考虑的因素。
在电解水实验中，电极与电源的连接往往较为复杂，容易出现短路的情况。
为了提高实验的安全性，可以设计一个带有断电保护装置的电源。
这样，当电路短路时，电源能够及时自动断开电流，避免学生因触电而受伤。
另外，考虑到实验过程中产生的气体，可以配备一个通风装置，及时排除气体，确保室内空气的清新。
此外，实验的可观性和效果也是需要关注的问题。
在传统的电解水实验中，学生往往难以观察到电解产生的气体。
为了提高实验的可观性，可以设置一个透明的观察窗口在电解槽上方，使学生能够清晰地看到气体的产生过程。
同时，可以将电解槽设计成上窄下宽的形状，以便观察气体的聚集与升腾规律。
此外，可以将电解槽的底部设置成一个斜面，便于释放气体，避免气泡阻塞导致实验效果不理想。
最后，教师在设计电解水实验时，还应注意激发学生的兴趣与思考。
可以引入一些有趣的问题，例如如何判断电解产生的气体、如何增加电解的速度等，让学生主动思考并进行实验探究。
此外，还可以配备一份详细的实验指导书，使学生能够更好地理解实验原理和过程。
综上所述，对于电解水实验的教学反思，我们可以改进实验步骤、装置安全性、实验可观性和效果以及学生的参与度。
通过优化实验装置的设计，简化操作流程，提升实验效果，可以更好地促进学生对化学知识的理解和掌握。
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电解水装置的3种改进
山东省潍坊市滨海区央子中心学校（261108）耿文林杨学刚
1改进实验装置的目的
教材中的电解水装置有如下缺点：重心太高，不稳定；玻璃制品，易损坏；价格高，不适合普遍使用；反应慢，实验用时长。
研制新的电解水装置，能够快速安全准确地完成实验，是教学所需。
2实验用品
学生电源、导线、止水夹、3套自制的电解水发生器（浮沉式电解水发生器、压水式电解水发生器、压气式电解水发生器）。
3实验装置
实验装置如图1所示。
4改进实验的原理说明
4.1浮沉式电解水发生器
由烧杯、碳棒电极、带刻度的塑料管（电极固定在可浮动的带有刻度的塑料管上）构成。
当进行电解水时，先将电极上的塑料管按压至液面以下，使塑料管内没有气体，用止水夹夹住塑料管上端的导管。
连接电源正负极的电极会产生气体，读气体的体积时，应使塑料管内的液面相平，这样可以保证两塑料管内气体压强相等，读数准确。
需要收集气体时，只要轻轻下按塑料管，打开止水夹即可。
该改进装置的优缺点：取材方便，实验现象明显，反应速度快，读数更准确；但是由于电极上的塑料管长度限制，收集气体的体积只能在15 ml之内。
在电极的选择上，最好使用铂电极，但是铂电极在生
活中不常见，所以采用了生活中易得的碳棒做电极。
为了提高实验的精确度，笔者对碳棒电极进行了加工，负极为碳棒，正极为碳棒缠绕镀镍的回形针，这样使得实验结果和理论上完全吻合。
4.2压水式电解水发生器
由烧杯、水袋、碳棒电极、带刻度的透明塑料管构成（塑料管上端有导管）。
实验前，应保证水袋的密闭性。
进行电解水实验时，轻轻挤压水袋，当水柱上升至完全充满塑料管时夹上止水夹，接通电源正负极，开始电解水实验。
读取气体的体积时，先使两塑料管内液面相平，这样可以使两塑料筒内气体压强相等，再根据塑料管上的刻度读取气体体积。
需要收集气体时，打开止水夹，轻轻挤压水袋即可。
该改进装置的优缺点：取材方便，现象明显，精确度高，反应速度快；但是由于带刻度塑料管长度限制，收集气体的体积只能在15 ml 之内。
4.3压气式电解水发生器
由玻璃瓶、透明塑料管、手动压气泵、碳棒电极构成。
进行电解水实验之前，轻轻挤压气泵，水柱上升，当塑料管内充满水柱时夹上止水夹，接通电源正负极，开始电解水实验。
可以使用刻度尺测量气体长度，了解气体体积之比。
需要收集气体时，打开止水夹，轻轻挤压气泵即可。
该改进装置的优缺点：取材方便，现象明显；但是由于透明塑料管没有刻度，实验中需要悬挂刻度尺，精确度不高。
5实验方法步骤说明。