電解池裝置的改進和創新

◇ 甘肅 王霞霞

電解池微型裝置是對教科書上的電解池裝置進行了改進和創新,用廢舊的手機充電器(電源適配器、數據線)代替學生電源,用廢舊的鉛筆制作石墨電極,用塑料蓋代替U 形管,操作簡便,節約藥品,綠色環保.

1 研究原因

圖1是教科書上的電解池裝置,按照這套裝置,學生在家無法完成實驗,因為既沒有學生電源也沒有U 形管,操作起來也非常麻煩,U形管也不好放置.另外,教師也不易進行分組實驗,因為需要大量的試劑,同時會產生大量的有毒氣體——氯氣,對身體健康不利,也會造成環境污染.總之,不符合綠色化學理念.因此筆者對電解池裝置進行了改進和創新,制作出了一套微型裝置,使得電解實驗能夠輕而易舉地完成,同時所需的溶液比較少,污染物比較少,符合綠色化學的理念.

圖1

2 實驗創新

2.1 電解池微型裝置圖

圖2 鉛筆電極

圖3 鉛筆電極和銅電極

圖4 電解CuCl2 溶液

圖5 電解飽和食鹽水

圖6 電鍍銅

2.2 創新要點

1)用廢舊的手機充電器(電源適配器、數據線)代替了學生電源,電源適配器可以將220伏交流電轉化成5V 的直流電,充當了學生電源的角色.當然必要的時候可以用充電寶直接充當電源.

2)用數據線中的紅、黑線(正、負極)直接連接廢舊鉛筆的鉛筆芯作電極,簡化了操作程序.

3)用廢舊塑料瓶蓋或濕紙巾(濾紙)代替U 形管,增強了實際操作性,減少了藥品使用量,減少了有毒氣體的排放量.

4)可以完成電解氯化銅溶液、電解飽和食鹽水和電鍍銅的實驗.

2.3 制作過程

1)準備實驗材料和藥品如圖7所示.

圖7 實驗材料和藥品

實驗材料：廢舊的手機充電器(電源適配器＋數據線)或者充電寶和數據線、廢舊的鉛筆、銅絲、小的塑料瓶蓋、濕紙巾或者濾紙、廢舊的中性筆筆筒.

實驗用品：CuCl2溶液、飽和食鹽水、酚酞試液、洗瓶、淀粉碘化鉀試紙、鑷子.

2)用小刀削出廢舊的鉛筆中的鉛筆芯,剪掉數據線上連手機的一頭,剝出紅、黑線(正、負極)及紅、黑線中的銅絲,將銅絲與鉛筆芯相連,制作成2個電極(如圖2),此電極用于電解氯化銅溶液和電解飽和食鹽水.用同樣的方法,制作出另一組電極,一極為鉛筆芯,一極為銅絲(如圖3),此電極用作電鍍銅的裝置.

可以將石墨電極安裝在廢舊的中性筆筆筒中,這樣的電極既好拿又美觀大方(如圖2).

3)在塑料蓋里滴上氯化銅溶液,插上電源(也可以用充電寶),將兩極插入溶液,進行實驗(如圖4),稍等片刻,可以聞到刺激性氣味,用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗陽極產物,試紙變藍說明生成氯氣,觀察另一極發現有銅析出.

實驗完成后,在塑料瓶蓋里放上濕紙巾或濾紙,并在濕紙巾或濾紙上滴上飽和食鹽水、酚酞試液,插上電源,將兩極插入溶液,進行實驗(如圖5),發現與陰極接觸的濕紙巾變紅,移動陰極會留下紅色的小點,同時可以聞到刺激性氣味,用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗陽極產物,試紙變藍,說明生成了氯氣.

實驗完成后,在塑料瓶蓋里滴上氯化銅溶液,更換圖3電極,插上電源,將兩極插入溶液,進行電鍍銅的實驗(如圖6),稍等片刻,發現陰極鉛筆芯上析出紅色的銅.

3 該電解池微型裝置的優點

1)對廢舊物品進行了重復利用,節約了資源.

2)用手機充電器(電源適配器＋數據線)或充電寶來代替學生電源,實際操作性增強,學生可以在家完成實驗.

3)整個實驗用到的藥品量很少,產生的污染物也很少,既節約了藥品又保護了環境,符合綠色化學的理念.

4)現象明顯,尤其是在電解飽和食鹽水的實驗中,陰極周圍變紅的現象特別明顯.

總之,本次創新使電解池裝置有了很強的實際操作性,學生可以輕而易舉地在教室或家里完成實驗,并能親身體會到自己動手的樂趣,激發了學生學習的興趣,培養了學生變廢為寶的思路.

4 感悟

通過帶領學生對電解池微型裝置的探究制作,引導學生將所學的物理知識和化學知識有機結合起來,更加深了學生對理論知識的理解,讓他們深刻認識到各種知識是相通的,并引導學生將所學知識應用到了實際的操作中,讓學生感受到了學以致用的興奮.也讓學生認識到發明創造需要嚴謹的科學態度和鍥而不舍的精神.另外,讓學生在創新過程中得到更好的鍛煉.也希望通過這次創新活動,帶動身邊更多的學生和我們一起進行科技創新,創作更多的科技作品,方便我們的教學生活,讓我們的教學效率更進一步提高,學科之間也能更加融會貫通.