以电解氯化铜的微型化实验为例谈学生创新能力的培养

徐 岩 吴晓红

(1.宁夏大学，宁夏 银川 750021;2.永宁县回民高级中学，宁夏 银川 750100)

以电解氯化铜的微型化实验为例谈学生创新能力的培养

徐 岩1,2吴晓红1

(1.宁夏大学，宁夏 银川 750021;2.永宁县回民高级中学，宁夏 银川 750100)

化学这门学科是一门以实验为基础的学科，实验的实践能为学生正确认识物质及其变化规律提供实验事实,因此为培养学生的创新能力提供了独特的优势.然而，传统的实验耗材多，污染大，操作不方便，具有局限性，微型化实验的化学试剂用量一般只为常规实验用量的几十分之一乃至实验几千分之一，其效果却可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的，微型化学实验的探究和应用契合了当前社会的发展趋势，为培养学生的创新能力提供了方便.

微型化实验培养;创新能力

如何通过微型化实验培养学生的创新能力，结合微型化实验的特点，它所使用的仪器小，试剂的用量少，能让学生易于通过亲自动手实验，亲身感受，从三个维度上提升学生的创新能力，本文以电解氯化铜的微型化实验探究为例进行探讨.

一、研究背景

氯化铜溶液中含有自由移动的Cl-和Cu2+，通电后，在电场的作用下，离子定向移动，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，在阳极，Cl-优先于OH-放电，在阴极，Cu2+优先于H+放电，使CuCl2电解质溶液在两极发生氧化还原反应，阴极有红色固体析出，阳极产生气泡，有刺激性气味的氯气，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝.为了减小和避免实验中所产生的氯气向空气扩散，改用微型化实验仪器，使用较少的溶液，同时能够快速明显的观察到实验显现，还能够容易测量所析出的铜.

二、设计原理和过程

1.设计原理

氯化铜溶液中含有自由移动的Cl-和Cu2+，通电后，在电场的作用下，离子定向移动，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，在阳极，Cl-优先于OH-放电，在阴极，Cu2+优先于H+放电，使CuCl2电解质溶液在两极发生氧化还原反应，阴极有红色固体析出，阳极产生气泡，有刺激性气味的氯气，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝.为了减小和避免实验中所产生的氯气向空气扩散，改用微型化实验仪器，使用较少的溶液，同时快速明显的观察到实验现象.

2.实验过程

(1)配置氯化铜:用电子天平称量10g氯化铜晶体，将称量好的晶体放入烧杯中，再用量筒量取90mL的蒸馏水，将量取的蒸馏水倒入烧杯中，用玻璃棒不断搅拌，使氯化铜晶体全部溶解，形成溶液，再往配置好的氯化铜溶液中加入少量的盐酸酸化，形成氯化铜的电解质溶液(电解质溶液的浓度为10%).

(2)电极的制作：将2B铅笔表面的木屑削去，取出铅笔中的石墨，截取长约3cm的石墨棒2支，分别用两根颜色不同的导线连接石墨碳棒的两端，作为电极材料.

(3)将制作好的石墨电极放入微型集气瓶中，塞上橡胶塞，用注射器吸取配制好的氯化铜电解质溶液，将电解质溶液注入微型集气瓶中，然后放置在桌面上.

(4)将石墨电极的导线与电源正负极相连的鳄鱼嘴线相连接，并将电源的电压调到8V,打开电源开关，观察现象.

3.实验现象

通电一段时间以后，观察到与电源正极相连的阳极石墨碳棒上有大量的气泡产生，并产生少量刺激性气味的气体，用湿润的淀粉碘化钾试纸放在微型集气瓶的上端，观察到湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，与电源负极相连的阴极石墨碳棒上有红色的固体析出.

四、实验中的一些问题和现象的探究说明与解释

1.电极的电压不能过大，电压在8～10N之间为宜，电压过大容易使电源自动断电.

2.电解液氯化铜的浓度在10%左右，浓度过小，通电后无明显的现象，在配置电解质液时，向溶液中加入少量的盐酸酸化的目的是提高Cl-的浓度，便于在阳极能够迅速产生氯气.

(3)两个石墨碳棒的电极距不能太大，电极距太大，反应的速率就慢，现象不是很明显，因此，微型化仪器的使用可以满足实验的需求.

五、创新部分

与传统的电解氯化铜的实验装置相对比，微型化实验仪器在实验中的应用比在传统仪器的使用突出了以下几个特点：

1.微型化仪器的使用，使实验容易操作，减少了对溶液的量的需求.

2.微型化仪器的使用，对电压和电极距的要求减小，减少了能源的消耗，铜的析出的量很多，氯气的量相对较少了，同时容易对所产生的气体进行检验和吸收.

3.使用微型化仪器，达到了化学实验中对实验现象明显性和实验操作的简易化，实现了绿色环保化.

六、微型化实验从三个维度上培养了学生的创新能力

1.知识与技能:在实验的过程中，根据实验所涉及的知识和原理对电解氯化铜的实验进行了改进，培养了学生批判性思考及问题解决的能力，在对原实验进行实验操作的过程中，学生能够对实验设计、实验操作、实验现象、实验结论进行思考，提出更加合理的实验方案，在不断实践、不断比较中改进，直至最终解决问题.

2.过程与方法：在着手对课本上的常规实验进行微型化、绿色化的改进过程中，学生能更好地获得直接的感性经验，通过对实验仪器和设计的不断观察、思考、实践，有效培养了创新能力，同时，培养学生的动手能力.

3.情感态度与价值观：微型实验试剂用量很少，减少了污染，实验时学生必须细致认真，这就培养了学生的严谨态度和良好习惯.

[1]万平,周贤爵.微型化学实验[M].北京:中国石油出版社,2009.

[责任编辑：季春阳]

2017-05-01

徐岩(1987-)，女，宁夏永宁人，二级教师，在职研究生，从事高中化学教学研究.

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1008-0333(2017)19-0095-02