电解池装置的改进和创新

◇ 甘肃 王霞霞

电解池微型装置是对教科书上的电解池装置进行了改进和创新,用废旧的手机充电器(电源适配器、数据线)代替学生电源,用废旧的铅笔制作石墨电极,用塑料盖代替U 形管,操作简便,节约药品,绿色环保.

1 研究原因

图1是教科书上的电解池装置,按照这套装置,学生在家无法完成实验,因为既没有学生电源也没有U 形管,操作起来也非常麻烦,U形管也不好放置.另外,教师也不易进行分组实验,因为需要大量的试剂,同时会产生大量的有毒气体——氯气,对身体健康不利,也会造成环境污染.总之,不符合绿色化学理念.因此笔者对电解池装置进行了改进和创新,制作出了一套微型装置,使得电解实验能够轻而易举地完成,同时所需的溶液比较少,污染物比较少,符合绿色化学的理念.

图1

2 实验创新

2.1 电解池微型装置图

图2 铅笔电极

图3 铅笔电极和铜电极

图4 电解CuCl2 溶液

图5 电解饱和食盐水

图6 电镀铜

2.2 创新要点

1)用废旧的手机充电器(电源适配器、数据线)代替了学生电源,电源适配器可以将220伏交流电转化成5V 的直流电,充当了学生电源的角色.当然必要的时候可以用充电宝直接充当电源.

2)用数据线中的红、黑线(正、负极)直接连接废旧铅笔的铅笔芯作电极,简化了操作程序.

3)用废旧塑料瓶盖或湿纸巾(滤纸)代替U 形管,增强了实际操作性,减少了药品使用量,减少了有毒气体的排放量.

4)可以完成电解氯化铜溶液、电解饱和食盐水和电镀铜的实验.

2.3 制作过程

1)准备实验材料和药品如图7所示.

图7 实验材料和药品

实验材料：废旧的手机充电器(电源适配器＋数据线)或者充电宝和数据线、废旧的铅笔、铜丝、小的塑料瓶盖、湿纸巾或者滤纸、废旧的中性笔笔筒.

实验用品：CuCl2溶液、饱和食盐水、酚酞试液、洗瓶、淀粉碘化钾试纸、镊子.

2)用小刀削出废旧的铅笔中的铅笔芯,剪掉数据线上连手机的一头,剥出红、黑线(正、负极)及红、黑线中的铜丝,将铜丝与铅笔芯相连,制作成2个电极(如图2),此电极用于电解氯化铜溶液和电解饱和食盐水.用同样的方法,制作出另一组电极,一极为铅笔芯,一极为铜丝(如图3),此电极用作电镀铜的装置.

可以将石墨电极安装在废旧的中性笔笔筒中,这样的电极既好拿又美观大方(如图2).

3)在塑料盖里滴上氯化铜溶液,插上电源(也可以用充电宝),将两极插入溶液,进行实验(如图4),稍等片刻,可以闻到刺激性气味,用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阳极产物,试纸变蓝说明生成氯气,观察另一极发现有铜析出.

实验完成后,在塑料瓶盖里放上湿纸巾或滤纸,并在湿纸巾或滤纸上滴上饱和食盐水、酚酞试液,插上电源,将两极插入溶液,进行实验(如图5),发现与阴极接触的湿纸巾变红,移动阴极会留下红色的小点,同时可以闻到刺激性气味,用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阳极产物,试纸变蓝,说明生成了氯气.

实验完成后,在塑料瓶盖里滴上氯化铜溶液,更换图3电极,插上电源,将两极插入溶液,进行电镀铜的实验(如图6),稍等片刻,发现阴极铅笔芯上析出红色的铜.

3 该电解池微型装置的优点

1)对废旧物品进行了重复利用,节约了资源.

2)用手机充电器(电源适配器＋数据线)或充电宝来代替学生电源,实际操作性增强,学生可以在家完成实验.

3)整个实验用到的药品量很少,产生的污染物也很少,既节约了药品又保护了环境,符合绿色化学的理念.

4)现象明显,尤其是在电解饱和食盐水的实验中,阴极周围变红的现象特别明显.

总之,本次创新使电解池装置有了很强的实际操作性,学生可以轻而易举地在教室或家里完成实验,并能亲身体会到自己动手的乐趣,激发了学生学习的兴趣,培养了学生变废为宝的思路.

4 感悟

通过带领学生对电解池微型装置的探究制作,引导学生将所学的物理知识和化学知识有机结合起来,更加深了学生对理论知识的理解,让他们深刻认识到各种知识是相通的,并引导学生将所学知识应用到了实际的操作中,让学生感受到了学以致用的兴奋.也让学生认识到发明创造需要严谨的科学态度和锲而不舍的精神.另外,让学生在创新过程中得到更好的锻炼.也希望通过这次创新活动,带动身边更多的学生和我们一起进行科技创新,创作更多的科技作品,方便我们的教学生活,让我们的教学效率更进一步提高,学科之间也能更加融会贯通.