电解水实验的改进装置探讨
化学创新实验：电解水H2检验的实验改进
化学创新实验：
电解水H2检验的实验改进
一、实验名称：电解水H2检验的实验改进
二、实验目的：1、电解水，通过检验产物H2和O2来证明水由氢、
氧两种元素组成。
2、通过观察实验，确定水分子中氢氧元素的原子个
数比为2：1。
三、实验仪器及试剂：简易水电解器，水，稀硫酸。
四、实验仪器装置图及仪器的组装说明：
简易水电解器，实现水的电解没有任何问题，但到电解产物的检验时出现了问题。
主要是在检验H2时，打开左边的活塞，H2逸出时总是会携带水蒸气，所以点燃H2时总是会失败。
当时在乡下中学，也没有替代装置，多次失败后，我发现可以给左边的滴定管尖嘴部分戴个小纸帽子，从而提升上课效率。
五、实验操作部分：
取一张实验室常用直径为9cm的滤纸，对折两次，用剪刀剪下四分之一。
将该小扇形沿着顶点卷成一个圆锥体，顶点用剪刀从高于
滴定管尖嘴部分剪开一个小洞，保证气体能顺利逸出，且能完美地给滴定管戴上一顶合适的小纸帽子，这样打开活塞H2逸出时携带的水蒸气就会被滤纸吸收且向下方扩散，这时点燃气体就很容易了。
六、装置改进的意义：
为了实现实验目的，必须要证明水电解产物是H2和O2气，O2用带火星的木条，若复燃就可证明，而H2的证明则必须要利用其可燃性来证明，若电解产生的气体不燃烧，则整个实验可以说是失败的，所以通过改进，学生观察到了完美的实验现象，对知识的理解和掌握起到了关键性的作用，终于解决了困扰大家多年的问题。
九年级化学 电解水以及氢氧燃料电池的实验改进教案 人教新课标版
现场成果展示
电解水及氢氧燃料电池的实验探究
一、创新实验目的
氢氧燃料电池是一种将氢和氧的化学能转化成电能的装置。
在这种电池中，氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能。
该装置将水的电解和燃料电池结合起来，较为直观的展示了水的电解和化学电源中燃料电池的工作原理。
二、实验仪器及用品
仪器：烧杯、玻璃棒、铁架台、铁夹、直流电源、带接线柱的小灯泡、音乐贺卡上的小喇叭、导线两根。
试剂：稀硫酸。
三、实验装置图及说明
和小喇叭串联
实验装置说明：
①将两根疏松多孔的碳棒绑在玻璃棒上，浸在装有稀硫酸的小烧杯中，并固定在铁架台上；
②在铁架台上固定一个带接线柱的小灯泡和小喇叭。
四、实验操作
①用导线的接线口将碳棒与直流电源相连，将电压控制在4V。
电解30秒左右。
可以观察到碳棒上出现
大量气泡。
②将导线的接线口与电源断开，直接与小灯泡和小喇叭相连。
小灯泡可以持续亮30秒左右，同时小喇
叭发出音乐声。
五、实验创新点及其意义
化学课堂上的演示实验必须装置易搭建，操作简单，实验现象明显，耗时少，才能作为课堂的辅助教学，让学生更加直观地了解化学知识。
本次实验的探索就做到了以上四点。
整个实验只需通过导线接口的转换，简单明了，用时短，现象明显，却较好的演示了燃料电池的工作原理。
《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。
电解水实验的改进
电解水实验的改进在九年义务教育三年制初级中学教科书化学课本中，有一个电解水的试验（见课本48页，图3-3，电解水的简易装置）。
该实验主要是验证水是由氢、氧两种元素组成的，本实验在第三章是一个比较重要的实验，也是一个比较有兴趣的实验，但本实验有两点不足。
第一，由于气体的量比较少，现象不明显。
第二，不易让学生自己动手做，因为学生不易找到试管。
为此，本人设计了以下实验，不仅使现象十分明显，而且取材广泛，易于学生自己动手做。
材料：医用5ml注射器2个；5号电池碳棒2个；汽水瓶盖2个；500ml烧杯1个（可用水盆代替）；低压电源（可用干电池代替）导线2根；蜡烛一支；木条一块制作：1、在木条相距4厘米间打两个小孔，大小能使注射器针头刚好插入。
导线°2、电极的制作：将两根导线的一端分别缠在两根碳棒的一端，然后在两个瓶盖的侧面和上面各打一个小孔，侧面的小孔刚能使导线插入，上面的小孔刚能使碳棒插入，最后将碳棒和导线由瓶盖内插出（如图a所示），为使铜丝不被电解，向瓶盖内滴入蜡水，将导线与碳棒的连接处密封起来。
使用步骤：1、将两个电极按图b所示放入烧杯低部。
2、拔去注射器的针头和活塞，将其按图b插入水中，套在碳棒上，当空气从安装针头处排净后装上针头，并将针头插入木条上的两个小孔内，将注射器固定住，如图b 所示。
排出注射器内的水（否则水会使火星熄灭）。
将一根点燃的木条吹灭，立即将针头对准火星迅速推动活塞，带火星的木条便会复燃。
氢气的栓验主要数据：电流为9伏时（最好使用低压电源）收集满氢气需4-6分钟，氧气需10-12分钟。
如为课堂演示实验，可在水中加少量NaOH溶液，并在与正极相连的碳棒上缠一根铂丝（铂丝要连接在铜线上），此时收集氧气只需5分钟左右,收集满氢气需3分钟。
实验是学习化学的基础，最大限度地让学生自己动手做实验是提高学生学习化学兴趣的最佳方法，尤其是化学在高考中所占比重逐渐减少的今天则显得更加重要。
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。
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作者：程明银来源：《中小学实验与装备》 2016年第4期甘肃省临泽县第二中学(734200) 程明银化学演示实验是学生获得化学感性知识的重要渠道，是化学教学中最常用的直观手段之一；可以帮助学生形成化学概念、理解化学原理、巩固化学知识，激发学生学习化学的兴趣。
化学演示实验还有利于学生观察实验操作的过程，掌握科学、规范的实验操作，对启迪学生思维、培养学生观察分析问题的能力、形成科学方法、提高创新能力均能产生积极有效的作用。
9年级化学上册《探究水的组成》中电解水的实验是初中化学教学中的一个重要实验。
根据实验的现象和对电解水产物的检验和分析，得出水是由氢元素和氧元素组成的结论及化学式。
进一步让学生认识构成物质的微粒（原子、分子）之间的关系，为学生理解化学反应的实质和质量守恒定律奠定了基础。
这个实验的成功与否直接影响着本堂课的教学效果。
1 对电解水实验的反思在原人教版教材中，学习《探究水的组成》教材中展示的电解水的装置见图1（水槽、试管组成的简易装置），学生看的时候简单易懂，但教师演示的时候却非常不方便。
(1)试管、接线柱等仪器固定难度大，全套仪器组装、携带不方便。
(2)在水中无论加稀硫酸还是氢氧化钠溶液均有腐蚀性，用水槽盛放电解液所需电解液量大，且收集气体的试管从电解液放人或拿出时，皮肤因接触电解液而易受腐蚀。
(3)产生气体的速度慢，体积比与理论值相差太大，不易让学生辨别2:1的实验结果。
检验氢气的实验现象转瞬即逝，学生没有时间观察，实验现象还要靠教师描述，实验效果很不理想。
除了上化学课的第一年做过这个实验，后来一直采用“讲实验”的方法，观察实验现象变成讲实验现象。
随着多媒体在课堂教学中的广泛应用，在进行本节的教学时，常用Flash动画演示通电分解水的过程，收到了良好的效果。
不管是“讲实验”还是用多媒体动画来演示实验的过程，都与新课程标准的要求相违背，剥夺了学生亲身经历实验的过程和体验获取知识的方式，不利于激发学生学习化学的兴趣，不利于提高学生观察实验和分析问题的能力，更不利于提高学生的化学实验技能，学生的动手能力越来越差。
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电
解
水
实
验
的
改
进
装
置
探
讨
化学系本0802班孙涓王艳芳李婧指导教师：范建凤
电解水实验的改进装置探讨
摘要：为了验证水是由氢和氧两种元素组成的，由水的电解实验来探讨。
但由于实验中气体的量比较少，现象不明显。
且学生不易动手去做受到条件的限制。
关键词：电解水改进装置
正文：
一引言随着中学化学实验的的普及和重要性探讨创新性实验变得十分重要，因此本次电解水实验讨论代用装置和改进变得十分有意义。
二内容
1．实验原理
电解水装置的简单示意图如下
工作原理由A和C两电极浸入含有Me+离子和X-离子组成溶液的电解池中，在两极的上端分别与直流电源的正、负两极接通时，直流电源便起着一个电子泵的作用;将电子压入C，又从A将电子抽回电源。
由于溶液中并不存在自由电子，因此当通过电流时，在电极-溶液界面上就会发生某种或某些组分的氧化还原，使得在C处消耗电子，而在A处放出电子。
这个过程就是氧化-还原反应。
电极C就是通常所说的阴极(和电源负极相接)，在它附近的离子或分子由于接受电子而被还原;而在阳极A处(与电源正极相接)，由于离子或分子产生电子而氧化。
总的电解池反应是两个电极半反应的总和。
当电解进行时，离子不断向两极迁移，正离子(阳离子)向阴极迁移，负离子(阴离子)则向阳极迁移。
这种以金属盐水溶液为电解质进行提取或处理金属的电化冶金方法，简称电解，是一种将电能转变成化学能的过程。
由于水是弱电解质，故自由离子比较少，会使反应速率较慢，所以实验中加入少量的稀硫酸溶液。
阳极析氧2H2O→O2+4H++4e
碱性溶液中4OH-→O2+2H2O+4e
2．装置改进
方法一使用医用5 ml注射器两个，5号电池碳棒两个，汽水瓶盖两个，500ml烧杯一个，低压电源，导线两根，木条，蜡烛一支。
电极制作如下图
（1）在木条相距4厘米间打两个小孔，大小使注射器针头刚好插入。
（2）将导线缠在碳棒两端，瓶盖的侧面孔使导线插入，上面的孔使碳棒插入，最后如图将导线和碳棒插出，为使铜丝不被电解，向瓶盖内滴蜡水将连接处密封起。
实验步骤
a) 将两个针管电极放入烧杯底部如下图
b) 拔去注射器的针头，按下图插入水中，套在碳棒上，当空气排尽后装上针头固定注射器。
c) 将导线和电极相连，接通电源后注射器内产生气泡，与负极相连的产生的是氢气先充满，与正极相连的产生的是氧气后充满。
d) 气体的检验如下图
方法二使用两支小试管代替霍夫曼电解器的两个尖嘴管
a) 准备两支小试管，用铁丝两边弯曲用皮筋固定铁丝和试管，将铁丝挂在烧杯壁上，
固定了试管如下图。
b)接通电源，收集气体，验纯同方法一
3.实验结果
酸性条件下（硫酸）
阴极H2（ml）阳极O2（ml）时间（s）体积氢比氧
铅棒 4 1.9 40 〉2：1
碳棒 4 1.7 52 〉2：1
铜棒 4 0.0 150 0
因此在此条件下铅棒做电极最好
碱性条件下（氢氧化钠）
阴极H2（ml）阳极O2（ml）极距（cm）时间（s）体积氢比氧
铁棒 4 2.2 6 90 = 2：1
2.0 1 70 〈2:1 碳棒 4 1.4 6 80 〉2：1 铜棒 4 1.8 6 50 〉2：1 因此在此条件下铁棒做电极最好并且极距越小越好
参考文献
∙傅祟说,冶金溶液热力学原理与计算,第2版,冶金工业出版社,北京,1989。
∙钟竹前等,湿法冶金过程,中南工业大学出版社,长沙,1988。
∙赵天从,重金属冶金学,冶金工业出版社,北京,1981。