实验教学教育与装备研究2023年第9期跨学科改进电解氯化铜溶液实验刘春艳摘要:基于电解池原理,结合物理学知识,跨学科改进了电解氯化铜溶液实验:沿用教材中U型管装置,依据尖端效应,将阴极圆柱形石墨棒下端削尖,可以短时间内看到红色铜析出;改用自制电解槽装置,依据电流的微观表达式,将圆柱形石墨棒改为横截面积较大的石墨片,可以短时间内看到大片红色的铜析出。关键词:氯化铜溶液;电解;跨学科实验中图分类号:G434文献标识码:A刘春艳,浙江省海宁市高级中学,一级教师。本文为中国化学会化学教育委员会“十三五”规划2020年一般课题“基于化学核心素养发展的实验设计与创新研究”(课题批准号:HJ2020-0032)研究成果。电解氯化铜溶液实验是中学阶段学习电解原理非常重要的一个课堂实验。高中化学人教版选择性必修一对电解氯化铜溶液实验过程的描述如下:在U型管中注入质量分数为25%的CuCl2溶液,插入两根石墨棒作电极,把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与电源正极相连的石墨棒附近,接通直流电源。而在苏教版必修化学2中描述的是采用饱和CuCl2溶液,其余操作一致。此实验现象通常是1min左右能看到试纸逐渐变蓝,但能闻到明显的刺激性气味却不见阴极石墨棒有明显红色固体析出,即按照教材方案很难看到有明显的铜析出。因此,有不少研究者对电解氯化铜溶液的实验进行改进,以期得到更快更明显的实验现象,提高课堂效率。一、电解氯化铜溶液实验研究现状近年来对电解氯化铜溶液演示实验的研究,主要有三个方面。①电解氯化铜溶液出现异常现象的研究。电解饱和氯化铜溶液过程中阴极碳棒附近溶液会出现黑色,应丽明通过机理分析和实验证实电解高浓度的氯化铜溶液时,析出铜的速度太快,来不及形成较大颗粒的铜附着在石墨棒上,只能形成纳米级大小的铜悬浮在阴极碳棒周围,使溶液出现黑色。通过改用低浓度氯化铜溶液作电解液,可以避免异常现象,提高演示实验效果[1]。②电解装置的改进。由于在U型管中电解,离子在两极迁移的距离较长,使得电阻较大,电解速率较慢。研究者借助医学用品及化学实验仪器改进实验装置。吴小辉将医用注射器作为电解槽代替U型管,通过上下拉动注射器活塞可以控制反应的进程、观察实验现象、进行尾气处理[2]。李安峰将废弃的两个青霉素小瓶加工成电解槽进行电解实验,减少了氯化铜溶液的取用量,1min左右可进行气体的检验并近距离观察到阴极的铜析出[3]。谭文生在小型启普发生器上口放入底部带小孔的试管,两电极分别插入启普发生器的上口和侧面出气口进行电解氯化铜...
