电解CuCl2溶液的微型化改进

陈柳青

摘要：电解在人类文明和科技发展中具有重要地位。高中阶段，多种版本的教材中电解均出现在《化学反应原理》的电化学基础专题中，且都是以电解氯化铜为例分析电解原理。从培养学生化学核心素养角度对此实验进行微型化改进。

关键词：电解氯化铜；微型实验；化学核心素养

文章编号：1008-0546（2017）12-0088-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.12.031

一、创意来源

1807年英国科学家H·戴维通过电解熔融苛性碱的方法制取钾、钠，开创了冶金工业新纪元，现在电解已广泛用于金属的冶炼和提纯，以及电镀工业，为人类文明和科技发展做出很大贡献。高中阶段，电解原理是电化学的重要基础理论，在人教版《选修4化学反应原理》第四章电化学基础第三节电解池，以及苏教版《化学反应原理》专题1化学反应与能量变化第二单元化学能与电能的转化中，都用电解CuCl₂溶液的实验来分析电解原理。教材都在U型管中进行Cu-Cl₂溶液电解，主要为教师演示实验。有以下一些不足：

用量较多，每次大约30mL左右。时间稍长，教室里就有较浓的氯气味道，尾气不易处理，不符合绿色化学理念。教师演示时，坐在教室后面的学生看不清实验现象。不适合学生分组实验，让学生失去了动手探究的好机会。

从提高学生自主探究能力，以及解决氯气污染问题、实验可视性等角度考虑，设计此微型实验。

二、实验用品

仪器：交直流低压多用电源、带鳄鱼夹导线2根、两头尖2B铅笔2根、塑料滴管1支、100mL烧杯1个、玻璃三通管、镊子、培养皿。

药品及其他用品：0.1mol/LNaOH溶液、0.5mol/LCuCh溶液、淀粉碘化钾试纸、蒸馏水、脱脂棉。

三、实验装置

四、实验原理

阴极产生红色固体推测生成铜单质，阳极产生气泡且使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝推测生成氯气。

五、实验步骤及现象

（1）加入棉花和试纸。用铜丝将棉花条塞进三通管中间，将碘化钾淀粉试纸置于垂直管中，用塑料滴管吸取蒸馏水润湿，塞上棉花。

（2）加入试剂。用塑料滴管把0.5mol/LCuCl₂溶液滴加到三通管中间的棉花中，将0.1mol/LNaOH溶液挤入垂直管中的棉花。

（3）接通直流电源。将铅笔插入三通管两侧，用鳄鱼夹接通14V直流电源（12V以下反应较慢，14V和16V速率相差不大）。

（4）实验现象。5秒后即可观察碘化钾淀粉试纸变蓝；25秒左右接电源负极的棉花团处及笔芯端头出现明显红色物质，接电源正极的一端产生大量气体；45秒左右碘化钾淀粉试纸蓝色褪去。

（5）关闭电源。

六、设计特色

（1）践行绿色化学理念，培养科学精神

改进后的实验装置有如下優点：

①简单、便捷。棉花可以固定溶液，不会到处流淌，换药品方便。

②节约用量，尾气量少。各种药品只需几滴便可，几乎闻不出气味。

③适合分组实验。玻璃三通管可以直接平放于桌面，便于学生近距离观察现象。增加学生实验探究机会，充分调动学生的学习积极性。

④用铅笔代替石墨棒，将生活中的元素融入实验，可激发学生探究和创新意识。

实验设计和课本上不一样，装置前后的变化、优缺点对比等，尤其是简单、便捷、污染小、现象明显等优点会激发学生的科学探究和创新意识。通过践行绿色化学理念，提升严谨求真、勇于质疑的科学精神和社会责任。

（2）提高核心素养，促进认知提升

实验现象明显，尤其是阴极产生红色物质（Cu），阳极产生使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体（Cl₂），这有助于提高学生从宏观现象转入到离子迁移、得失电子等角度进行微观探析的能力，从而更好地理解电解原理，提高宏观辨识与微观探析的核心素养。装置还可用于不同溶液的电解探究，有助于学生提高知识迁移能力。在学生通过实验自主建构知识的同时也有助于教师突破教学重难点。endprint