电解饱和食盐水实验的改进

田双

摘 要： 对电解饱和食盐水实验的改进，便于操作，并加快反应速率，使实验现象明显，提高实验的成功率。

关键词： 电解 饱和食盐水 实验改进 铁片 碳棒

电解饱和食盐水的实验，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。在中学化学教材（苏教版）必修1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（“观察与思考”图2-2，即下图）。按照教材中的这个装置进行实验，实验很难成功。我经过多次实验，对此实验的装置进行了改进，并取得了很好的实验效果。

1.提出原实验的不足之处

本实验的最大不足是反应速率很慢，实验现象不明显，特别是对氢气的检验几乎不能成功。

2.分析原因

经过多次实验，发现该实验的反应速率很慢，实验现象极不明显。由于反应速率太慢，在小试管里很难收集到氢气，因此无法检验到氢气的生成。究其原因，可能是：（1）用铁棒作电极，表面积太小，电阻太大，不利于氢气的产生。（2）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。（3）用排空气法收集氢气，由于反应速率较慢和空气的对流作用，在小试管中很难收集到足够量的氢气。

3.实验改进思路

通过以上实验及分析可以得知本实验成功的关键是加快反应的速率及氢气的收集。那么如何才能加快该反应速率呢？基于这个问题，我对该实验进行了如下探索和改进：探索一：改变电解的电压和电流值，发现用较大的电流和电压值进行电解反应速率明显加快，两极上气泡明显增多。探索二：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，发现两极气泡增多。探索三：将铁棒换用表面积较大的铁片，生成氢气的量就立即增多，但生成的气泡却很小，呈“雾状”分布于水中，逸出速度很慢。探索四：把铁片对折，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。探索五：尝试着用碳棒作阴极，但是生成氢气的速率又减小。探索六：为了较好地收集氢气，我选用8*75小试管，并采用排水集气的方式收集氢气。

综上可知：探索一、探索二都增大了电路中的电流，加快了反应速率；探索三增大了阴极的表面积，加快了反应速率；探索四、探索五说明粗糙的表面有利于较大气泡的形成，但是碳棒的电阻比铁片大，不利于气泡的快速形成；探索六避免了氢气与空气的对流，能够很好地收集氢气，即便反应速率较慢也能收集到较多的氢气，使检验氢气的实验现象非常明显。

4.实验改进方法

根据以上的理论分析和实验探索，我对实验进行了如下改进：

（1）实验用品

实验仪器：大功率直流电源、酒精灯、250ml烧杯、50ml烧杯、8*75小试管、马口铁片、打孔的塑料管、导管水槽和橡皮管若干

药品：饱和食盐水、氢氧化钠溶液、淀粉KI试纸

（2）实验过程

①将碳棒和对折的铁片套在两个打孔的塑料管中，在塑料管侧面的小孔上接好导管，把套有塑料管的铁片和碳棒同时放入盛有饱和食盐水的250ml烧杯中，与铁片一侧连接的导管放入水槽中。

②以铁片为阴极，碳棒为阳极，接通电源，发应发生，两极都有气体生成，通电一段时间后，阳极端塑料管中液体明显变为黄色，将湿润的淀粉KI试纸放在导管口进行检验，结果发现能使淀粉KI试纸变蓝，则说明生成的是氯气；另一端，用排水法在小试管中收集生成的气体，并将试管口移向在酒精灯火焰，能听到噗噗的声音，则说明生成的是氢气。

5.实验装置改进后的优点

（1）实验装置简单，所需实验仪器和试剂几乎每个学校的实验室都能提供。

（2）实验操作简单，实验现象明显。

（3）套塑料管既方便氢气的收集，又能够对氯气进行有效处理，符合绿色环保的理念。

（4）改排空气法收集氢气为排水法，避免了氢气与空气对流而无法收集到氢气的状况。

（5）通过教师对实验的改进，有利于引导学生大胆质疑、勇于创新，增强他们实验探究的意识，让他们学会自己发现问题、解决问题。