电解水实验改进“三部曲”
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。
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。
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
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
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。
和小喇叭串联。
4 电解水实验的改进
电解水实验的改进
王志
(贵州省瓮安县玉华中学 贵州 瓮安 550400)
在初中化学教材的第二章中有电解水实验，该实验是学生认识水的组成的重要演示实验，按照课本进行电解水，现象不够明显，另外产生的气体检验也很达到理想的效果，本人对该实验进行了改进，其装置图如附图所示。
附图实验装置
实验仪器：烧杯（500mL）、尖嘴管，止水荚，石墨电极（两根），直流电源，两根玻璃管，铁架台。
实验步骤：按装置图把仪器组装好，接通电源，将会看见两根玻璃管中的石墨上有气泡产生，一会儿，玻璃管内的水面开始慢慢下降，并且两管中气体体积比大约是2:1，当玻璃管中水面下降到管口后停止通电，然后慢打开止水荚，同时用带火星的木条检验气体体积小的那根玻璃管中的气体，将看见木条复燃，再将气体体积大的那根玻璃管中的气体点燃。
气体将会静静的燃烧。
改进后的优点：该实验现象明显，特别是产物的体积比例及其检验，另外，成功率高。
浅谈电解水实验的改进
浅谈电解水实验的改进洪湖市第十一中学：周少义初级中学化学教科书中电解水的实验是要求学生必做的实验之一，该实验主要目的是让学生探究水是由氢、氧两种元素组成的，是初级中学化学实验中一个重要而有趣的实验，对于培养学生的实验兴趣和创新能力起着积极的促进作用。
目前由于我国一些地区初中阶段学校的实验设备不健全，很多学校没有条件提供实验仪器与试剂，大多数学生只能“可远观不可近玩也”无法自己动手做这个实验，更无法进行深入探究与学习。
初级中学化学教科书上提供的电解水简易装置如图1所示，存在着一些不足：第一电极不稳定，不利于气体的收集和检验；第二如果产生气体的量比较少，现象不明显，气体检验不方便；第三为了增强溶液的导电性往往要在水中加入少量氢氧化钠或稀硫酸，在操作实验时导线和电极都要和水接触。
为了克服这些不足，这里设计了如图2的电解水实验简易装置，材料简单易得，现象明显，学生自己动手可以制作实验装置，对于开发学生潜力，培养学生创新能力起着积极的促进作用。
图1 初中化学教科书中电解水装置图2 改进后的电解水实验装置一、实验器材10ml医用注射器2个，1.5cm长铅锑合金保险丝2根（相同规格）、青霉素瓶橡皮塞两个，低压电源（用6节干电池代替），带外皮的导线2根（约25cm），502胶水（一瓶），透明塑料水槽（可用2.5升的饮料瓶代替）一个，蜡烛一支，木板一块（直径略大于塑料水槽的口径），硬纸片（垫平水槽用）。
二、选材工作1、电极的选取：实验选用铅锑保险丝做电极。
之前很多人也做过此实验的改进，选用最多的电极材料主要有石墨棒、保险丝、镀铬曲别针、大头针、铜片，但是曲别针和大头针表面积太小，电解速率慢，而且与导线结合部在装置安装和拆卸过程中，由于扭动，镀铬层很易破损，导致铁芯裸露；石墨棒虽是很好的惰性电极，但其疏松空隙较大，对气体的吸附作用强，逸出气体的速率太慢，另外在制取过程若处理不当，对环境污染也较大；铜丝做电极，电解时易被产生的氧气氧化，影响氧气的生成量。
课题3《水的组成》实验改进
水电解实验中关于氢气和氧气的体积比探析理论上电解水时产生的H2和O2的体积比应该是2:1，但实际上H2的体积往往超过两倍。
产生这一误差的原因是多方面的，主要原因是：两个集气管中水柱压力不相等；氢氧两种气体在电解液中的溶解度不同；在相同温度和压力下，氧气的溶解度比氢气大，还有电极上会发生一些副反应。
例如，用自来水配置NaOH做电解液，因溶液中含有Cl-，阳极放出氧原子与Cl-生成ClO-，消耗部分氧；若使用稀H2SO4做电解液，则有下列副反应发生： H2SO4＝H+＋HSO4-在阴极：2 H+＋2e-＝H2；在阳极：2HSO4-－2e-＝H2S2O8 (过二硫酸)H2S2O8＋H2O＝H2SO4＋H2SO5 (过一硫酸)；H2SO5＋H2O＝H2O2＋H2SO4生成的过氧化氢在酸性溶液环境中较稳定，不易分解放出氧气。
使放出的氧气量减少。
用稀硫酸做电解液时，可选用铂、钨、钼或铅作电极材料。
如果用碱液做电解液时，铁钉、保险丝或不锈钢也是较好的电极材料。
因为在碱性溶液中，这些电极表面可形成难于溶解的保护膜。
这就避免了电极材料在电解过程中不断被氧化、溶解而使生成的氧气的量减少。
对多次实验所得的数据进行分析，可以发现：电解质溶液的浓度一定时，电压越高，H2和O2的体积比越接近2:1。
当电压一定时，电解质溶液的浓度越大，H2和O2的体积比越接近2:1。
为降低误差，在使用非铂做电极材料时电极材料时，注意电极材料与电解质溶液匹配非常重要。
其基本原则是：所选的电极材料应不与所选用的电解液发生化学反应，而且在电解时能在阳极表面形成不溶于该电解液的保护膜。
还值得注意的是无论采用酸或是碱作电解液，都不宜采用铜或碳棒作电极。
前者在电解时其阴极会不断被氧化溶解，使生成的氧气量减少。
而后者的过电位高，产生气体的速率慢，对气体的吸附作用又强，而且部分氧和碳棒作用产生CO2，使氧气量减少，影响体积比。
除了以上所述和选择适当的电压与电解液浓度以外，还可以先通电电解一段时间，使电解液中氧气的溶解度达到饱和以后再进行收集。
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。
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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电解水实验改进“三部曲”
作者：陈丽娟
来源：《湖北教育·教育教学》2021年第11期
电解水实验出自人教版九年级化学上册第四单元《水的组成》。
水是学生学习的第一种重要化合物，电解水是初中化学教学中重要的实验。
它是学生第一次观察到物质元素的组成，并用微观视角诠释物质元素变化的实验。
用常用的实验仪器做实验，实验现象可视化程度低，导致教师借用已有的实验视频代替演示实验，把现象和结论直接教给学生。
鉴于此，改进电解水实验十分必要。
一、在常规实验中发现问题
水虽然是学生非常熟悉的物质，但以化学的眼光认识水，对学生来说是陌生的。
电解水实验的常用装置是“26002水电解实验器”，该仪器由塑料机身（注水口、贮水盒、合金电极）、玻璃导气管、乳胶连接管等组成。
笔者根据这种实验仪器的特点构想的教学思路是：通过水的生成的演示实验和水的分解的分组实验，引导学生掌握水是由氢、氧两种元素组成的，初步感知通过分析反應的产物推断物质组成的思想，了解人类认识物质世界的过程和方法。
课上，笔者首先展示视频资料《擦肩而过的真相》，引入水的话题，接着带学生助手做演示实验，观察氢气燃烧的现象，探究氢气的燃烧条件，明确氢气验纯的操作过程，然后组织学生进行小组合作探究，观察、分析电解水的实验过程，得出水的组成的结论，最后引导学生从微观角度认识水的构成，感知化学变化的概念。
课上，师生互动效果好，但10个小组中，只有2个小组的学生把实验做成功了。
如何提高实验的成功率呢？笔者回顾教学过程：在小组合作学习环节，笔者事先按照说明书建议配制了10%的NaOH溶液做电解液，当学生利用“26002水电解实验器”进行探究水的电解实验时，笔者观察到罩住两电极的玻璃管内，气体的收集速率比较快，但其中混有较多气泡，在检验气体时，管内的气泡随气体迅速上升，即使负极端玻璃管内的气体被点燃了，也会马上被气泡熄灭，而且在正极端玻璃管处，带火星的木条并没有如期复燃。
基于此，笔者总结：实验收集到的气体中混有气泡是导致气体检验环节不成功的关键，同时NaOH溶液有腐蚀性，存在一定的安全隐患。
由此笔者得出：改变药品溶液至关重要。
二、抓住关键，改变药品溶液
为提高实验成功率，笔者对实验药品溶液及“26002水电解实验器”进行了改进。
原实验采用NaOH溶液增强水的导电性，效果不佳。
究其原因，有如下几点：当NaOH溶液浓度较低时，电解产生足量的氢气、氧气的时间较长，使人难以观察到理想的实验现象;当NaOH溶液
浓度较高时，则会产生较多的泡沫，影响气体的检验，且高浓度的NaOH溶液会严重腐蚀塑料管、乳胶管等实验仪器。
如何改进呢？笔者查阅相关文献资料并深入研究后，发现Na2SO4溶液可以满足实验要求，且其酸碱度呈中性，更加安全可靠，于是笔者决定改用Na2SO4溶液做电解水实验的电解液。
但是，Na2SO4溶液的最佳实验浓度尚无具体数据可以参考。
笔者在实验室通过多次对比实验，发现采用饱和的Na2SO4溶液进行电解水实验效果最佳。
同时，当电压为16V时，收集18mL的H2约需5～6分钟，反应速率比较快，能节约反应时间。
教学时，笔者用饱和的Na2SO4溶液做水的电解实验药品，大约2～3分钟就可以得到
10mL的H2、5mL的O2。
为了提升实验效率，笔者将原仪器中的塑料管改为乳胶管，这样能够较快地将液体药品装满仪器。
经过尝试，10个实验小组中，有6个小组实验成功。
学生收集到的气体没有大量泡沫，氢气易被点燃，氧气能使带火星的木条复燃，实验的可视化程度显著提高。
课后，学生在整理实验仪器时发现正极金属电极因为被氧化而变细了，同时还存在乳胶管老化、塑料材料开裂导致电解液渗漏等问题。
这批实验仪器大多只能被淘汰。
三、再度创新，更换电极材料
电极变细导致实验仪器报废的问题让笔者难以释怀。
怎样进一步改进实验装置，找到能避免因氧化而变细的电极替代材料呢？
笔者查阅资料发现，为了改进电解水实验仪器而选用的电极材料主要有石墨棒、保险丝、镀铬曲别针、铜片等。
经过分析，笔者认为，石墨棒虽是很好的惰性电极，但其质地疏松、空隙较大，对气体的吸附作用强，会导致逸出气体的速率过慢，另外，若制取过程处理不当，对环境的污染也较大;镀铬曲别针表面积太小，电解速率慢，且其镀铬层在装置安装和拆卸的过程中，很容易因为受到扭动而破损，导致铁芯裸露;铜丝做电极，电解时易被产生的氧气氧化，影响氧气的生成量。
一一排除上述材料后，笔者想到优质电极材料——铂金，但昂贵的价格让人望而却步。
最后，笔者选用了铅锑合金的保险丝作为替代材料，因为它不仅能克服上述材料的不足，而且方便易得，是相对理想的实验材料。
如何用改进后的材料制作出理想的实验仪器呢？笔者发现生活中的透明大饮料瓶非常适合做水电解器的主体结构，于是，笔者取一个饮料瓶，把它从腰部剪开，一半做电解器，一半做固定底座，并在底座两侧各开一个小孔，以便于导线与电极相连。
然后，笔者选取一个大小与饮料瓶口相当的橡皮塞，在上面打两个小孔，孔间距约1cm，用铅锑合金的保险丝穿过小孔，再取8cm长，将其回折做成电极，余下部分弯曲起来，将橡皮塞塞入瓶口后，再用蜡把空隙封住。
为了方便观察正、负极收集到的气体体积，笔者选用了带刻度的试管，并自制一个卡板，将试管固定并倒扣在电极上。
改进后的装置取材方便，制作工艺简单，便于操作。
该装置与“26002水电解实验器”相比，可视化程度大大提高，尤其是检验气体时，实验现象明显。
同时，笔者改变了收集、检验气体的方法。
教学时，笔者引导学生把带刻度的试管装满Na2SO4溶液，用拇指堵住管口，将它倒立在电解器中，罩在电极上，当收集到足量的气体后，再在液面下堵住管口并移出液面，然后分别对正、负两极的气体进行检验。
学生在与教师一起制作装置并进行实验的过程中，体验到实验探究的乐趣，提升了创新能力。
（作者单位：汉川市城关中学）。