基于电解饱和食盐水教材分析的系列趣味实验设计

关晓鹏 汪 青

（1 上海市北郊高级中学 上海 200081；2 华东师范大学化学系 上海 200062）

化学实验通常认为有以下功能［1］：提高了学生对概念的理解； 发展了学生科学探究的技能和推理能力；发展了学生团队合作能力；激发了学生对科学的兴趣；促进了学生对复杂的科学本质的理解。可见通过化学实验激发学生对科学的兴趣是其重要功能之一。然而，与发达国家的教材相比，我国化学教材中趣味性实验的教学内容明显偏少［2］。我国教材中的实验选题通常强调突出知识目标，很少考虑学生的学习兴趣［3］。这一现状给教育工作者提供了拓展和研究趣味实验的空间。然而，笔者查阅各种资料发现：不少同行对电解饱和食盐水的实验进行了深入研究并对于装置上有所改进。笔者归纳大致分为以下几类。第一类是针对实验效果，力求现象明显易于观察［4］；第二类是因电解后需要检验产物，倾向于电解后的检验操作方便［5］；第三类是针对电解产生氯气排放到空气中造成污染从而在尾气处理上加以改进［6］；第四类是力求实验微型化装置简单，原料用量少［7］；第五类是从技术素养培养角度出发制成隔膜式电解槽与工业接轨［8］。

上海市高中阶段所需要掌握的电解反应就是电解饱和食盐水和电解氯化铜［9］。高考考试实验考查方式比较灵活，需要学生对实验现象进行分析，得出结论。但是高三复习时会感到这部分内容很抽象，复习时“炒冷饭”，学生学习兴致不高，缺少“兴奋点”。笔者在教学过程中， 通过设计电解微型系列趣味实验，激发起学生学习的热情，收到了不错的效果。本文笔者将结合自己的教学实践，介绍一些电解微型系列实验案例，以供大家参考。

一、实验原理

利用直流电通过铅笔电极，通过改变滤纸上的溶液，从而产生不同的现象，进行氧化还原反应的探究。

二、实验设计

1．实验试剂

饱和食盐水、酚酞、碘化钾溶液、碘化钾淀粉试纸（或碘化钾淀粉溶液）、新制硫酸亚铁溶液、KSCN 溶液

图1 实验试剂

2．实验仪器与装置

9V 直流电源、两头削减的铅笔（或铅笔芯）、鳄鱼夹导线、培养皿、滤纸

图2 实验装置

3．实验方案

（1）笔与橡皮

实验过程：取一张用饱和NaCl 溶液（加入酚酞）浸湿的滤纸放于培养皿，用两头削尖的铅笔做电极材料，与滤纸接触，连接电源。阴极的铅笔沿着滤纸，可以写出红字。同时用阳极的铅笔接触红字，可以使红色字迹消失。

图3 “笔与橡皮”装置及现象

（2）一笔写双色字

实验过程：将滤纸一分为二，分别用KI 溶液和碘化钾淀粉溶液浸润放于培养皿，中间留有间隔。用两头削尖的铅笔做电极材料，与滤纸接触，连接电源。连接电源正极的铅笔，在碘化钾溶液的滤纸上勾勒任意的图案或者文字，呈现浅棕色。而将两只铅笔同时移到碘化钾淀粉溶液的滤纸上（或淀粉碘化钾试纸），所勾勒出的图案或文字，为蓝色。

图4 “一笔写双色字”装置及现象

（3）电笔密信

实验过程：取一张用新制的FeSO4溶液浸湿的滤纸放于培养皿，用两头削尖的铅笔做电极材料，与滤纸接触，连接电源。用连接电源正极的铅笔书写不清楚的字或符号。然后在字上滴入KSCN 溶液，立刻显现血红色的字。

图5 “电笔密信”装置及现象

（4）一笔两个同心圆

实验过程：取一张用饱和NaCl 溶液（少量的KI）浸湿的滤纸放于培养皿，用两头削尖的铅笔做电极材料，与滤纸接触，连接电源。连接正极的铅笔放于滤纸的中央，一段时间后出现双色同心圆，内圆为白色，外圆为棕色。

图6 “一笔两个同心圆”装置及现象

三、实验改进和创新之处

1．实验用9V 电池， 相比传统学生电源， 安全可靠。

2．电解实验的趣味化，装置简单。

3．通过系列实验，直观的了解电解时溶液中阴阳离子的放电顺序。

四、注意事项和相关说明

（1）由于整个装置还是敞开式的，虽然微型，电解饱和食盐水时但也会有少量的氯气放出，操作时间不宜过长。实验（4）中的双色同心圆需要一点时间，要耐心。

（2）在写字过程中，由于铅笔本身可以写出黑色字迹，因此在写秘信手上要轻，否则也会有铅笔本身的印记。HB 铅笔相比2B 铅笔痕迹更浅。

（3）本实验还可以有更多的拓展，比如混合溶液的电解。氯化钠与溴化钠混合溶液电解、溴化钠与碘化钾溶液电解、亚铁离子与碘离子溶液的电解，不同的现象能更好的让学生知道氧化还原反应的先后顺序，还原性强的离子先发生氧化反应，由此可以更具体的比较几种比较重要的离子的还原性强弱关系。

［1］柳秀峰．科学教育面临的巨大挑战［J］．化学教学，2015，（1）：3～6

［2］叶燕珠等．几个初中化学趣味实验及相关探究课题［J］．化学教学，2015，（1）：52～55

［3］郑长龙主编．化学实验教学论［M］．北京：高等教育出版社，2002：29

［4］汪习雄．“新老搭配”是改进化学实验的新思路［J］．中学化学，2015，（4）：31

［5］李静娴，陈迪妹，元立亭．电解饱和食盐水实验的优化设计［J］．化学教学，2012，（1）：45～46

［6］［7］张平．电解饱和食盐水微型实验设计［J］．中学化学教学参考，2013，（4）：55

［8］周来友．立式隔膜电解食盐水装置［J］．实验教学与仪器，2005，（9）：55

［9］上海市教育委员会．上海市中学化学课程标准［M］．上海：上海教育出版社，2004