超微量電解質溶液導電性實驗研究

王錦化 付 艷 史晶晶

（徐州師范大學化學化工學院 江蘇 徐州 221116）

由于新課程電解質溶液導電性部分的教學內容理論性較強，不少學生對微觀運動理論的理解感到困難［1，2］。在教學中，非常需要增加一個能夠加強學生直觀認識酸、堿、鹽本質，掌握強、弱電解質電離平衡概念的學生實驗［3］，但是由于開設電解質導電性學生實驗的試劑用量太大、廢液排放量過多。所以，迄今也很少有學校能夠讓每位學生都動手參與這個實驗。為了解決這一難題，我們開展了超微量化學實驗研究，并成功地將試劑用量降低到常規實驗的萬分之一，即達到了微升級，且實驗現象生動趣味，儀器制作簡單、材料唾手可得。超微量化學實驗的開展，為激發學生學習興趣，培養學生綠色化學思想，訓練其實驗動手能力，加深理解化學理論知識提供了一種趨近于綠色化學實驗的新方法。

一、實驗儀器與試劑

直流穩壓電源、超微量滴管、電烙鐵、焊錫、電鉆、Φ3．9mm 鉆頭、鋼鋸、酒精燈、Φ4mm×15mm 炭棒（廢 7 號電池中的炭電極）、鐵釘、導線、飲料吸管、發光二極管、蜂鳴器（或音樂集成片）、帶風葉的直流電動機、有機玻璃下腳料，洗瓶、1mL注射器，氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、醋酸、氨水、無水乙醇、蠟燭、去離子水。

二、儀器制作

1．超微量滴管的制作

先取一根飲料吸管，在酒精燈火焰上方加熱至透明狀，離開火焰拉伸，尺寸見圖1所示，冷卻后截割，尖嘴滴出的液滴不應大于5μL。然后將尖嘴套在1mL注射器上，即成。

圖1 超微量滴管尖嘴示意圖

2．超微量反應槽的制作

從有機玻璃下腳料上，截取一塊8×10×15mm的矩形塊，在其上表面中心，鉆一個直徑6mm、深6mm的半孔。然后在有機玻璃矩形塊的兩側對準凹槽中心，各鉆1只略小于炭電極直徑的通孔，將有機玻璃塊放在沸水中燙軟，趁熱將兩只電極分別插入孔中，使其過盈接觸，如圖2所示。為防止反應槽中的液體滲漏，再分別用熱蠟燭油密封電極周邊的縫隙。最后，按圖2電路，在敷銅板上焊接好發光二極管、蜂鳴器和的電動機等電解質溶液導電性顯示器件［4，5］。

圖2 電路圖及超微量反應槽半剖圖

三、實驗步驟

用超微量滴管分別移取鹽酸、氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液、醋酸、氨水、無水乙醇等試劑進行實驗，每次加2滴（10～15μL）。打開電源，觀察發光二極管、蜂鳴器以及電動機的實驗現象。當加入強電解質溶液時，紅、綠發光二極管發出美麗明亮的紅、綠光，蜂鳴器發出響亮的聲音，電動機風葉飛快轉動；加入醋酸或氨水時，紅、綠發光二極管僅發出微弱的紅、綠光，蜂鳴器發聲微弱，電動機風葉不轉動；而加入無水乙醇時，各種顯示器既無聲、光，也無轉動。由此，超微量實驗非常直觀生動而趣味的區別了強、弱電解質和非電解質。注意：每項實驗完畢后，都要用去離子水清洗。

四、結論

超微量電解質溶液導電性實驗的試劑用量僅是傳統實驗的萬分之一，而實驗現象卻非常生動趣味，儀器制作材料來自廢物利用，操作簡便，易清洗，并可反復使用，這為學生人人參與動手實驗提高了可能。超微量電化學實驗完全突破了傳統實驗方法的框框，既為新課程實驗教學改革提供一種全新的概念和方法，也為培養和訓練學生的動手能力提供了一種全新實踐平臺。

［基金課題：徐州師范大學實驗室建設與管理研究課題子課題，NO．L2011Z05；徐州師范大學化學化工學院教育教學研究重點課題子課題，NO．HGXYJY2011Z02。］

［1］ 普通高中課程標準實驗教科書·選修4［M］．北京：人民教育出版社，2005：40－44

［2］ 王祖浩等主編．普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（選修）［M］．南京：江蘇教育出版社，2005：58－60

［3］ 王錦化．增設“微型化學實驗儀器的制作”教學內容的體會［J］．化學教育，1999，20（1）：33－34

［4］ 王錦化．聲光指示導電試筆［J］．化學教育，1988，9（1）：49

［5］ 王錦化．自制電解質導電實驗儀器兩例［J］．實驗室研究與探索，1988，10（3）：91－92