电解质导电实验创新设计

苏章顺

摘要：对溶液导电实验进行创新设计，使用发光二极管代替灯泡进行实验，清晰地比较强弱电解质的导电能力，并且展示了“蒸馏水导电”实验，为学生形成“水是弱电解质”的概念提供实际观察经验。该实验增强了趣味性，可增强课堂演示效果，提高教学质量，丰富中学化学教学资源。

关键词：发光二极管;溶液导电能力;课堂演示

文章编号：1008-0546（2019）07-0088-02

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2019.07.026

高中化学必修一“电解质”、选修四“弱电解质电离和水的电离”等均有涉及溶液导电能力的内容，实际教学中引用初中导电实验进行演示讲解，一方面实验现象直观，便于学生对比并接受新的概念;另一方面有利于加强初高中知识衔接。初中化学导电实验通过观察灯泡是否发亮得出能否导电的结论，高中化学内容则更进一步，不仅要区分“能否导电”，还要能比较“导电能力强弱”，理论上通过比较灯泡亮度可以对比溶液导电能力强弱，然而在课堂演示时发现：一方面由于灯泡太小，不利于学生观察灯泡亮度的差异;另一方面，“水能导电”这一内容不能通过灯泡实验进行验证，学生缺乏直观感受，概念形成受阻。为了增强实验的直观性、趣味性，拓宽“导电实验”的适用范围，我们对导电实验进行改进。

一、理论研究

用灯泡进行溶液导电实验，灯泡的亮度与电路电压、灯泡的额定功率（内阻）、电极间距、电极插入溶液的深度、电解质溶液的浓度有关[1].要明显区分强弱电解质的导电能力，使得发光强度有明显差异，需合理控制上述因素。受实验室常用电解槽大小的限制，电极间距、电极插入溶液的深度不易进行调整，使用较高电压对设备要求较高，因此我们从更换发光体这一方向改进实验。

实验证明额定功率越大，实验效果越明显[2]，根据R= U2/p，电压一定时，额定功率越大，内阻越小，因此要实现对强弱电解质导电能力的有效观察，尤其是观察水的导电能力，需选用内阻小的发光体。根据I=U2/p，内阻越小，电流越大，我们也可选用需要很小电流就能发光的发光体替代灯泡。

发光二极管（IED）作为指示器已广泛应用，代替电灯指示器，其正常发光所需的电流很小[3]，满足实验要求，可用于替代灯泡进行实验。

二、实验仪器和药品

电解槽、导线、铜片、塑料片（或纸片）、铁架台（或滴定管架）、铁夹、荧光棒（发光二极管），蒸馏水、Imol/L醋酸、Imol/L盐酸。

三、操作和现象

1.电路改装

（1）将荧光棒的电池壳打开，放入三个电池，在电池和金属片之间依次放人铜片、纸片、铜片，如图l。

（2）裁剪三片硬纸片（纸片比电解槽截面略大），在纸片上挖孔，将铜片电极插在纸片上（三个纸片上电极距离相同，电极插入纸片下方的长度相同），如图2。

2.连接实验装置

（1）在三个电解槽中分别加入蒸馏水、Imol/L醋酸、Imol/L盐酸，并使液面高度相同，盖上插有电极的硬纸片。

（2）用导线将荧光棒上的铜片和电解槽上的铜电极相连接，如图3，打开荧光棒开关，观察到连接盐酸的荧光棒亮度很高，连接醋酸的荧光棒较暗，连接蒸馏水的荧光棒微微发亮，如图4。

（3）斷开电路，结束实验。

四、实验注意事项

（1）因为发光二极管正常发光所需电流很小，所用溶液浓度不宜太大，否则电路电阻太小，电流太大，无法区分荧光棒亮度。例如，电路连接Imol/L盐酸和2mol/L盐酸时，荧光棒均达到最亮，无法区分亮度，导致导电能力无法对比。

（2）电解质导电本质上是溶液的电解，实验结束后应尽快断开电路，持续电解可能产生有毒气体（ Cl2）;由于铜片作电极导电，阳极发生反应Cu-2e-=Cu2+，蒸馏水混入Cu2+后，导电能力逐渐增强，连接蒸馏水的荧光棒亮度逐渐增大，每次实验应更换蒸馏水。

（3）蒸馏水导电能力很弱，在课堂演示时，如果打开教室灯光，学生不易观察到荧光棒发亮，与学生已有观念“纯水不导电”相符，再关闭灯光，观察到荧光棒发光，对已有观念形成冲击，给学生留下深刻印象，同时也说明水的导电能力极弱。

五、结束语

该改进实验选用荧光棒代替灯泡用于课堂演示，一方面增强了演示实验的趣味性，另一方面荧光棒比灯泡更易观察，增强学生的直观感受。实验还对蒸馏水的导电能力进行了实验，弥补了灯泡实验不能展示水的导电能力的缺陷，为学生形成“水是弱电解质”的概念提供实际经验。

除荧光棒外，利用发光二极管为光源的发光体不仅价格低廉，而且款式多样，教学中可以根据需要网购相应的材料进行实验。由于发光二极管对电路电压电流要求低，该改进实验除了用于溶液导电性的比较，还可应用于电化学以及其他涉及溶液离子浓度大小比较、溶液导电的实验，趣味性强，效果明显，便于观察。

参考文献

[1][2]王昭鹤，张运陶，如何做好比较强弱电解质溶液导电能力的演示实验[J].南充师范学报，1985（2）：104-108

[3] 陈康.发光二极管作电源指示器[J].电气时代，1987（2）：6-7