水電解實驗改進和教學思考

吳其特

摘 要 本文針對滬教版九年級化學上冊中電解水實驗存在氣體的檢驗現象不明顯，不易操作等問題對實驗裝置進行改進，使實驗成功率更高，實驗現象更明顯。

關鍵詞 水電解 實驗改進 教學反思

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A

化學是一門以實驗為基礎的學科，學生通過實驗探究形成化學觀念，理解化學原理，掌握化學知識和技能。滬教版九年級化學《自然界中的水》中的水電解實驗的現象和對水電解產物的檢驗與分析，對于研究水的組成具有決定性作用，通過探究水的組成學生初步知道物質是由元素組成的，為今后形成元素觀及化學式書寫的學習奠定了基礎。因此水電解實驗對于學生形成化學觀念，突出本節課重點、突破難點至關重要。學生經歷探究實驗過程的體驗，有利于激發思維，形成科學的方法，提高創新能力。

1水電解教學反思

教材中選用的水電解裝置如圖所示，該裝置操作方便簡單，但實際教學過程中經常遇到以下難題：

（1）電解水的速率慢，電解時間較長，造成課堂效率低。

（2）電解水產生的氫氣和氧氣體積比誤差大，不能得出氫氣和氧氣體積比為2：1的結論。

（3）電解水產生氣體的檢驗操作不方便，氧氣的體積少，打開玻璃尖嘴處活塞常常不能使帶火星的木條復燃，且稍有不慎還會有液體噴出，使帶火星的木條熄滅，影響實驗操作。氫氣檢驗時現象不明顯，在玻璃尖嘴處點燃，一般只能聽到輕微的爆鳴聲，火焰也是轉瞬即逝，更難將干燥的小燒杯罩到火焰上觀察產生水霧的實驗現象。

2優化實驗操作，改進實驗效果

基于上述理由，我結合教學過程的實踐對水電解實驗加以改進。

所需的實驗器材：一個干燥管和一個注射器，以及電解水器。應用上述儀器組裝出如下圖所示裝置：

[實驗方案]

（1）按如圖1所示組成水解器實驗裝置，在水解裝置中加放15%的氫氧化鈉溶液。

（2）正極玻璃尖嘴用橡膠管與干燥管細口部相連接，固定裝置。

（3）負極玻璃尖嘴用橡膠管與注射器相連接，固定裝置。

（4）接16V學生電源，電解水，觀察現象。

關閉電源，打開正極尖嘴活塞，將氣體收集到干燥管中，用帶火星木條伸入干燥管的圓球形處檢驗氣體，觀察現象。

（5）打開負極尖嘴活塞，將氣體抽到注射器中，如圖2注射器套上針管移到酒精燈處點燃，并在火焰上罩上一個干燥的小燒杯，觀察實驗現象。

3實驗改進效果和教學思考

（1）教材提到可以加入氫氧化鈉溶液增加導電性，但沒有明確的濃度，如果加入的氫氧化鈉溶液的濃度太低將影響電解的速度。通過對不同濃度氫氧化鈉溶液電解對比實驗得到 如下數據：

以上數據說明濃度適中的氫氧化鈉溶液電解時產生的氣體速率較快。我結合平時教學實踐，發現在電壓16V時，氫氧化鈉的溶液濃度控制在10%-15%，電解水速率較快，一般只需不到2分鐘。

（2）如表二，電極材料對水電解也會影響，電極材料可選用鉑絲電極或鉛銻合金保險絲，它的抗氧化性強，電解效果較好。另外實驗前先對水進行預電解，使氫氣和氧氣在電解液中達到飽和狀態，可有效減少誤差，使氫氣和氧氣體積比接近2：1。

（3）電解完成后不在電解裝置玻璃尖嘴處打開活塞檢驗氣體，改用干燥管接到正極尖嘴處收集氧氣再檢驗，可以觀察到帶火星木條復燃，現象非常明顯。氫氣則用接在負極的注射器抽取再點燃檢驗，既可以觀察到氫氣燃燒的現象，罩上干燥小燒杯杯壁上的水霧也很明顯。

以上對于水電解實驗教學的改進，實現了操作簡單，電解速度快，實驗成功率非常高，避免了課堂中出現氣體檢驗失敗的尷尬。既能提高課堂效率，增強實驗說服力。實驗的現象也更明顯，更易于學生觀察現象得出結論。總之面對新課程中的實驗教學，需要我們不斷學習新的教學理念，創新性的處理和使用教材，積極進行教學反思把實驗探究的功能發揮到極致。

參考文獻

[1] 王祖浩，王磊.義務教育課程標準教科書（化學九年級上冊）[M].上海：上海教育出版社，2011.

[2] 程明銀. 電解水實驗的教學反思與裝置改進[J].中小學實驗與裝備，2016（07）：41.

[3] 張振明. 對初三化學水電解實驗的改進[J].教育革新，2008（08）：51.