◇ 甘肅 王霞霞

電解池微型裝置是對(duì)教科書(shū)上的電解池裝置進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新,用廢舊的手機(jī)充電器(電源適配器、數(shù)據(jù)線)代替學(xué)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(jiǎn)便,節(jié)約藥品,綠色環(huán)保.

1 研究原因

圖1是教科書(shū)上的電解池裝置,按照這套裝置,學(xué)生在家無(wú)法完成實(shí)驗(yàn),因?yàn)榧葲](méi)有學(xué)生電源也沒(méi)有U 形管,操作起來(lái)也非常麻煩,U形管也不好放置.另外,教師也不易進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),因?yàn)樾枰罅康脑噭?同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體——氯氣,對(duì)身體健康不利,也會(huì)造成環(huán)境污染.總之,不符合綠色化學(xué)理念.因此筆者對(duì)電解池裝置進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新,制作出了一套微型裝置,使得電解實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜉p而易舉地完成,同時(shí)所需的溶液比較少,污染物比較少,符合綠色化學(xué)的理念.

圖1

2 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)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(chuàng)新要點(diǎn)

1)用廢舊的手機(jī)充電器(電源適配器、數(shù)據(jù)線)代替了學(xué)生電源,電源適配器可以將220伏交流電轉(zhuǎn)化成5V 的直流電,充當(dāng)了學(xué)生電源的角色.當(dāng)然必要的時(shí)候可以用充電寶直接充當(dāng)電源.

2)用數(shù)據(jù)線中的紅、黑線(正、負(fù)極)直接連接廢舊鉛筆的鉛筆芯作電極,簡(jiǎn)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(qiáng)了實(shí)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(shí)驗(yàn).

2.3 制作過(guò)程

1)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和藥品如圖7所示.

圖7 實(shí)驗(yàn)材料和藥品

實(shí)驗(yàn)材料：廢舊的手機(jī)充電器(電源適配器＋數(shù)據(jù)線)或者充電寶和數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)線上連手機(jī)的一頭,剝出紅、黑線(正、負(fù)極)及紅、黑線中的銅絲,將銅絲與鉛筆芯相連,制作成2個(gè)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)(如圖4),稍等片刻,可以聞到刺激性氣味,用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物,試紙變藍(lán)說(shuō)明生成氯氣,觀察另一極發(fā)現(xiàn)有銅析出.

實(shí)驗(yàn)完成后,在塑料瓶蓋里放上濕紙巾或?yàn)V紙,并在濕紙巾或?yàn)V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(jìn)行實(shí)驗(yàn)(如圖5),發(fā)現(xiàn)與陰極接觸的濕紙巾變紅,移動(dòng)陰極會(huì)留下紅色的小點(diǎn),同時(shí)可以聞到刺激性氣味,用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)陽(yáng)極產(chǎn)物,試紙變藍(lán),說(shuō)明生成了氯氣.

實(shí)驗(yàn)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(jìn)行電鍍銅的實(shí)驗(yàn)(如圖6),稍等片刻,發(fā)現(xiàn)陰極鉛筆芯上析出紅色的銅.

3 該電解池微型裝置的優(yōu)點(diǎn)

1)對(duì)廢舊物品進(jìn)行了重復(fù)利用,節(jié)約了資源.

2)用手機(jī)充電器(電源適配器＋數(shù)據(jù)線)或充電寶來(lái)代替學(xué)生電源,實(shí)際操作性增強(qiáng),學(xué)生可以在家完成實(shí)驗(yàn).

3)整個(gè)實(shí)驗(yàn)用到的藥品量很少,產(chǎn)生的污染物也很少,既節(jié)約了藥品又保護(hù)了環(huán)境,符合綠色化學(xué)的理念.

4)現(xiàn)象明顯,尤其是在電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中,陰極周?chē)兗t的現(xiàn)象特別明顯.

總之,本次創(chuàng)新使電解池裝置有了很強(qiáng)的實(shí)際操作性,學(xué)生可以輕而易舉地在教室或家里完成實(shí)驗(yàn),并能親身體會(huì)到自己動(dòng)手的樂(lè)趣,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,培養(yǎng)了學(xué)生變廢為寶的思路.

4 感悟

通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)電解池微型裝置的探究制作,引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的物理知識(shí)和化學(xué)知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來(lái),更加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解,讓他們深刻認(rèn)識(shí)到各種知識(shí)是相通的,并引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)際的操作中,讓學(xué)生感受到了學(xué)以致用的興奮.也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到發(fā)明創(chuàng)造需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和鍥而不舍的精神.另外,讓學(xué)生在創(chuàng)新過(guò)程中得到更好的鍛煉.也希望通過(guò)這次創(chuàng)新活動(dòng),帶動(dòng)身邊更多的學(xué)生和我們一起進(jìn)行科技創(chuàng)新,創(chuàng)作更多的科技作品,方便我們的教學(xué)生活,讓我們的教學(xué)效率更進(jìn)一步提高,學(xué)科之間也能更加融會(huì)貫通.