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
5.1浮沉式电解水发生器
进行电解水时,先将电极上套的塑料管按压至液面以下,使塑料管内没有气体,用止水夹夹上塑
料管上端的导管。连接电源正负极的电极后产生气体,读数时使塑料管内液面和烧杯内液面相平,根据管上的刻度读取气体的体积。进行气体的收集和验证。
5.2压水式电解水发生器
进行电解水实验时,轻轻挤压水袋,当水柱上升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。读取气体的体积时,先使两塑料管内液面相平,再根据塑料管上的刻度读气体体积。进行气体的收集和验证。
5.3压气式电解水发生器
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。使用刻度尺测量气体长度,了解气体体积之比。进行气体的收集和验证。
6实验创新点和意义
3套自制的电解水实验发生器,从3种不同角度制作。操作简单、安全,现象明显,可以多次重复操作,适合学生实验时广泛使用。
在素质教育的今天,实验应面向生活,面向学生,摆脱传统实验教学思维的束缚,让制作、探索新型实验装置成为师生共同的追求。
收稿日期:2014-04-11