电解饱和食盐水实验的改进

通高中课程标准实验教科书（苏教版）化学1（必修1）的专题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（图2-2）。这个实验，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。按课本装置进行实验，需时较长，而且很难在试管里收集到氢气，实验成功率不高。分析其原因主要有下面几点：一、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，很难收集到足够的氢气。二、用铁棒作电极，电阻大，表面积太小，不利于氢气的产生，也难收集到足够的氢气进行验证实验。三、尾气没有及时处理，不符合绿色环保的新理念。
　　
　　基于这些问题，我们对实验进行了探索和改进。探索一：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，发现两极气泡马上增多。这主要是由于电极靠近，离子交换快，电阻变小，电流强度增大，有利于气体的形成。探索二：将阴极换用表面积大的铁皮，生成氢气的量就马上增多，但生成的气泡却很小，呈“雾状”分布于水中，逸出速度很慢。探索三：我们把铁片对折，发现实验现象大有改观，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。探索四：尝试着用碳棒作阴极，但是生成氢气的速率又减小。由此说明：粗糙的表面有利于大气泡的生成，但碳棒电阻过大不利于气泡的生成。于是我们选择用表面粗糙的铁片作阴极，以提高氢气的产生量。探索五：为了较好地收集气体，我们把两个电极放在去了底的试管里，发现气流又有所减少，于是我们采用将阴极放在倒置的漏斗中，发现现象有很大的改观。一者有利于氢气大气泡的形成和收集，电阻也很小。至于氯气，为便于检验和尾气处理，同时减小电阻，采用壁上打孔的塑料管套装阳极的方法，发现效果很好。基于对上述实验的探索，我们有了下面的实验改进：
　　
　　1、实验用品：
　　
　　1.1仪器：直流电源、烧杯（2个）、试管、漏斗、泡沫片、导管和橡皮管若干
　　
　　药品：饱和食盐水、氢氧化钠溶液、发泡剂
　　
　　2实验过程（现象）
　　
　　2.1先按照片所示的图把装置搭好。
　　
　　2.2接通电源，发应发生，两端都有气体生成，通电一段时间后，阳极端，用淀粉KI试纸进行检验，结果发现能使淀粉KI试纸变蓝，则说明生成的是氯气；另一端则通入发泡剂，如果发现有气泡生成，用火柴点燃，能听到尖锐的爆鸣声，则说明生成的是氢气。（小窍门：保证气泡中含有一定比例的空气。）
　　
　　3实验装置改进后的优点
　　
　　3.1实验装置简单，所需实验仪器几乎每个学校的实验室都能提供。
　　
　　3.2实验操作简单，效果明显，可用作教师演示实验和学生实验，以提高学生学习的参与度。
　　
　　3.3采用点燃气泡的实验，增加了实验的趣味性，有利于激发学生对化学学习的积极性。
　　
　　3.4加接尾气处理装置，体现了绿色环保的教育理念。
　　
　　3.5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，让学生学会自己发现问题，解决问题。