自制“鹽橋”—電化學(xué)實(shí)驗(yàn)教具

趙園園

（江蘇省邗江中學(xué)　江蘇揚(yáng)州　225009）

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自制“鹽橋”—電化學(xué)實(shí)驗(yàn)教具

趙園園

（江蘇省邗江中學(xué)江蘇揚(yáng)州225009）

摘要：介紹一套以U型管、果凍、飽和氯化鉀溶液為主體的綜合性實(shí)驗(yàn)教具。應(yīng)用該教具，能融合探究“鹽橋電池、電解水、氫氧燃料電池”等電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧輕便、易拿易用，現(xiàn)象明顯，能長(zhǎng)期保存等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：U型管；果凍；鹽橋；實(shí)驗(yàn)教具

化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)化是整個(gè)高中化學(xué)的重要知識(shí)，原電池實(shí)驗(yàn)更是促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)思考，進(jìn)而形成電化學(xué)核心概念的重要實(shí)驗(yàn)。蘇教版必修二中出現(xiàn)的單液原電池，蘇教版選修四中出現(xiàn)的雙缸式的鹽橋電池，這兩套裝置都可以直觀地展示化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)化。但在實(shí)驗(yàn)中存在以下不足：

1、單液原電池裝置產(chǎn)生的電流微弱，供電時(shí)間短，不能持續(xù)對(duì)外提供電能。

2、雙缸式的鹽橋電池電池裝置能產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)的電流，但是攜帶不方便。

3、其中的鹽橋是熬制飽和的氯化鉀瓊脂溶液，填充U形管制成。而鹽橋制備成功有一定的難度，并且制備出的鹽橋無(wú)法長(zhǎng)期保存。

基于上述不足，本人在借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，應(yīng)用生活中最常見(jiàn)的物質(zhì)“果凍”來(lái)完成該實(shí)驗(yàn)，制作了一套能融合探究“鹽橋電池、電解水、氫氧燃料電池”等電化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教具。果凍的主要成分除水外主要是增稠劑海藻酸鈉、瓊脂、明膠等。由于其強(qiáng)大的保水性能，在果凍中加入一定量的電解質(zhì)，可應(yīng)用于電解池和原電池的兩電極之間的介質(zhì)，充當(dāng)鹽橋，降低了內(nèi)阻，提高了功率。實(shí)踐表明：使用該教具，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作量，提高電化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果，激發(fā)了學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新意識(shí)，具有良好的教學(xué)效果。

一、教具的制作過(guò)程

1.用藥匙取三小勺果凍放于U形管的底部。

2.將U形管放入100℃的熱水浴中加熱至果凍溶化。

3. U型管兩端分別滴加3—4滴飽和KC1溶液，振蕩。

4.再將U形管放入冷水浴中冷卻，果凍凝固，充當(dāng)鹽橋。如圖1所示。

二、實(shí)驗(yàn)教具的應(yīng)用

1.“銅鋅—硫酸”鹽橋電池

裝置如圖2所示。

圖1

圖2

（1）在U形管的兩端分別加入1moL/L的ZnSO4溶液，1moL/L的CuSO4溶液，注意均勻加，防止一端溶液過(guò)多，導(dǎo)致鹽橋松動(dòng)。

（2）將U形管固定于鐵架臺(tái)上。

（3）銅絲繞成螺旋狀，作為正極，插入CuSO4溶液中，拆開(kāi)廢舊干電池上的鋅皮，作為負(fù)極，插入ZnSO4溶液中，兩極上端呈彎曲狀方便使用。

（4）使用鱷魚(yú)夾，將電源正、負(fù)極與音樂(lè)賀卡的正、負(fù)極相連。賀卡響起優(yōu)美的音樂(lè)，化學(xué)

能轉(zhuǎn)化為電能

2.融合探究“電解水——?dú)溲跞剂想姵亍?/p>

裝置如圖3所示。

圖3

1.敲開(kāi)1號(hào)干電池，取出里面的碳棒，在酒精噴燈的火焰上燒紅，迅速投入冷水里急冷，重復(fù)多次，使得碳棒表面粗糙多孔。在碳棒上端固定一小截牙簽，便于使用。

2. U型管的兩端分別加入少許紫色石蕊溶液，酚酞溶液。

3. U型管的兩端再加入飽和硫酸鈉溶液。

4.將處理過(guò)的碳棒作為電極，連接電源的正負(fù)極，電解約30秒，看到一端紫色石蕊變紅，產(chǎn)生氣泡，一端酚酞也變紅，并產(chǎn)生大量的氣泡，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，很容易分析出水電解的實(shí)質(zhì)，學(xué)生容易理解。

5.以上實(shí)驗(yàn)獲得了活性氫氣與氧氣，下面斷開(kāi)電源，連接音樂(lè)賀卡，氫氧燃料電池又成功制得，這樣制得的燃料電池可持續(xù)放電1分鐘以上。

三、教具的優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)多次的化學(xué)課堂教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)教具具有以下特點(diǎn)：

1.一物多用，該教具不僅可以用做原電池還可以用做電解池，可以實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)化。

2.材料易得。主要材料果凍生活中極其常見(jiàn)。

3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小巧輕便、易拿易用，成功率高。

4.音樂(lè)伴隨著溶液顏色的變化，現(xiàn)象生動(dòng)有趣。

5.裝置清洗方便，能重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］王祖浩主編﹒普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)：化學(xué)反應(yīng)原理﹒南京：江蘇教育出版社，2008：23

［2］過(guò)文學(xué)，俞斯敏﹒化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—“果凍”電池［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2014，（5）：55

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doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.02.033

文章編號(hào)：1008-0546（2016）02-0096-01

中圖分類號(hào)：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B