朱鵬飛

（無(wú)錫市第一中學(xué) 江蘇 無(wú)錫 214031）

針對(duì)教科書(shū)介紹的相關(guān)電解實(shí)驗(yàn)方案存在試劑用量較多、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易被所有學(xué)生看到、不太適合學(xué)生進(jìn)行自主探究等不足，筆者借助于天然指示劑紫甘藍(lán)汁，利用西林瓶（一種膠塞封口的小瓶子）、飲料瓶蓋、注射針針頭、電池、鉛筆芯等物質(zhì)設(shè)計(jì)了適合學(xué)生探究的微型電解實(shí)驗(yàn)［1］，經(jīng)常態(tài)課堂和綜合實(shí)踐活動(dòng)課中應(yīng)用，效果良好。

圖1 微型電解實(shí)驗(yàn)裝置［1］

該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參加了無(wú)錫市中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽和江蘇省理化生實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)比賽，均獲得一等獎(jiǎng)的好成績(jī)。比賽后不少現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)摩的老師和筆者探討微型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙、現(xiàn)象明顯、表征手段獨(dú)特、低成本、綠色化；但也有一些老師認(rèn)為該設(shè)計(jì)如果作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將西林瓶?jī)A倒于瓶蓋中時(shí)，容易導(dǎo)致電解液泄漏。為了開(kāi)發(fā)更適合學(xué)生探究的微型電解實(shí)驗(yàn)，筆者對(duì)其進(jìn)行了再次研究，現(xiàn)將開(kāi)發(fā)的的一些微型電解實(shí)驗(yàn)方案介紹如下。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1．以“濾紙”作為“微型鹽橋”

如圖2所示將兩個(gè)西林瓶正放于桌面上，此時(shí)需要解決的是尋找一個(gè)“微型鹽橋”來(lái)確保整個(gè)裝置回路。經(jīng)過(guò)多次嘗試發(fā)現(xiàn)用潤(rùn)濕的濾紙連接在兩個(gè)西林瓶的電解液中效果較好，連接電源后實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同圖1介紹的實(shí)驗(yàn)方案一樣，操作比較簡(jiǎn)便，同時(shí)也解決了電解液泄漏的問(wèn)題。

2．以塑料滴管作為電解液的“載體”

與膠頭滴管相比，塑料滴管由于其質(zhì)地柔軟，易彎曲等特點(diǎn)，不僅具有滴加試劑的功能，還能作為電解液的載體。在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將指示劑紫甘藍(lán)汁和電解液硫酸鈉溶液吸入滴管中（注意量不要超過(guò)滴管體積的一半），然后橫放，將注射針針頭插入滴管中（如圖3所示），連接電池，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象非常明顯，短時(shí)間內(nèi)陰陽(yáng)極呈現(xiàn)鮮明的顏色差別，而且在電解飽和食鹽水時(shí)，產(chǎn)生的氯氣并不會(huì)逸散到空氣中，此外該實(shí)驗(yàn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是反應(yīng)結(jié)束后可以將陰陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)物混合，對(duì)比前后溶液顏色變化，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)電解前后反應(yīng)體系pH的變化，能夠有效地突破這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。

3．以寬口徑試管為電解液的“載體”

由于這樣的試管具有寬口徑和管身較短這樣的特點(diǎn)，適合作為電解液的載體。在電解的過(guò)程中陰陽(yáng)極區(qū)域并沒(méi)有分開(kāi)，為了便于觀(guān)察陰陽(yáng)兩極的現(xiàn)象，可以將一塊紙板放入其中（如圖4所示），將陰陽(yáng)極分開(kāi)。電極可以選擇注射針針頭或回形針，也可以選擇鉛筆筆芯。

（需要說(shuō)明的是圖2、3、4在繪制時(shí)均省略了電源和導(dǎo)線(xiàn)）

圖2 以濾紙作鹽橋?qū)嶒?yàn)裝置圖

圖3 以塑料滴管為載體實(shí)驗(yàn)裝置圖

圖4 以寬口徑試管為載體實(shí)驗(yàn)裝置圖

二、實(shí)驗(yàn)反思

在對(duì)于微型實(shí)驗(yàn)的研究過(guò)程中，筆者感覺(jué)到微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)推廣艱難的原因之一就是化學(xué)反應(yīng)有時(shí)在微量和常量時(shí)給予觀(guān)察者的感受并不一樣。因此將化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成“微型化”的同時(shí)也應(yīng)該使得實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象盡可能的“可視化”、“擴(kuò)大化”。

此外任何一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都不是完美的，表1分析了筆者在進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)感受到這些設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，教師應(yīng)該根據(jù)不同的教學(xué)需求選擇不同的實(shí)驗(yàn)方案。如利用塑料滴管作為電解液的載體，操作方便，現(xiàn)象明顯，但電解過(guò)程中產(chǎn)生的氣體容易使電解液被排出，因此電解的時(shí)間并不能太長(zhǎng)，教師如果讓學(xué)生感受電解硫酸鈉溶液時(shí)陰陽(yáng)極的產(chǎn)物和某些溶液電解前后反應(yīng)體系的pH變化，則可以選擇該方案。

表1 不同微型電解實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)

［1］ 朱鵬飛，徐惠．適合學(xué)生探究的微型電解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［J］．化學(xué)教學(xué)，2014，（7）：59－60