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摘要:新课改在实验方面的要求也越来越高,不仅在各个板块里有学生实验和演示实验,而且还专门开设了《实验化学》这样一门全实验性质的课程。但是由于学生实验要求的特殊性,即实验操作最好简单、操作时间短、实验效果明显,所以在开展这些学生实验时,应进行一些改进。
关键词:电化学 实验改进 原电池 电解与电镀
化学是一门以实验为基础的自然科学,实验对完成化学课程的任务具有不可替代的作用。实验教学的目的不是单纯验证知识,获得结论。主要是让学生在获得知识的过程中依据教师或教材提供的材料和背景,通过实验、观察、质疑、思考、分析、判断、归纳、综合、概括等多样化的过程,自己发现问题、解决问题和得出结论,在亲自体验知识形成和发展的过程中,全面认识事物,学会科学探究,发展科学思维,形成理性认识,创造有效教学和高效教学。
正是由于这个原因,新课改在实验方面的要求也越来越高,不仅在各个板块里有学生实验和演示实验,而且还专门开设了《实验化学》这样一门全实验性质的课程。但是由于学生实验要求的特殊性,即实验操作最好简单、操作时间短、实验效果明显,所以在开展这些学生实验时,应进行一些改进。这样学生在进行实验时的成功率就会大大提高,而且时间也大大缩短。下面介绍一下电化学有关实验的一些改进。
一、原电池
1.铜锌原电池
(1)使用仪器及药品:原电池演示器(含铜片、锌片、电流计)、碳棒、铁片、硫酸铜、硫酸锌、烧杯、盐桥、导线。
实验步骤:在接有铜片和锌片的接线处分别接上碳棒和铁片。把硫酸铜和硫酸锌分别倒入两个烧杯中。用盐桥连接。分别把铜片、锌片、碳棒、铁片插入到这两个溶液中(铜片必须插在硫酸铜中,锌片必须插在硫酸锌中)。
实验现象及说明:当电极插入到溶液中后,若没有盐桥则电流计指针不偏转,插入盐桥电流计指针偏转明显。该实验简单且操作方便,因此可以进行一些扩展,增加碳棒和铁片,让学生了解不同的电极相互间的反应以及化学能转化为电能的事实。
(2)使用仪器及药品:铜片、锌片、碳棒、铝片、小灯泡、灯座、导线、塑料盒、玻璃棒、药匙、重铬酸钾固体、硫酸溶液。
实验步骤:小灯泡分别连接上铜片和锌片,把铜片和锌片插入到硫酸溶液中,加入重铬酸钾,用玻璃棒搅拌,观察现象。分别把电极改为锌片和碳棒及铝片和铜片,重复实验观察现象。
实验现象及说明:电极插入到硫酸溶液中,小灯泡不亮。加入重铬酸钾后,灯泡也不亮。用玻璃棒搅拌,则可以看到灯泡发亮,且可以持续发亮一段时间。把电极换成锌片和碳棒现象也一样,但是用铝片和铜片做电极,则小灯泡均不发亮。该实验的重点在于硫酸溶液的浓度和电极类型,一般在做学生实验时,硫酸浓度为1:10效果较好。书里写到把电极中间放海绵,用橡皮筋绑起来,效果是好的,但是操作不是很方便,而且换电极也麻烦。改用导线直接把电极连上插入到溶液中也可以产生明显的现象,比较方便。在去极化剂的选择上,用重铬酸钾较好,不仅实验效果好而且又干净。用铬酸钾和高锰酸钾都能使小灯泡发亮,但是学生在做实验时容易倒翻药品或手上沾上药品,如果用高锰酸钾则不能洗净,清理不太方便。
2.制作氢氧燃料电池
使用仪器及药品:灵敏电流计、碳棒、单刀开关、学生电源、烧杯、导线、硬纸片、硝酸钾溶液。
实验步骤:先把碳棒用小刀在表面划痕,再把灵敏电流计、碳棒、单刀开关、学生电源连接成并联模式,如右图:先把开关K2打开关闭开关K1,开启电源,使碳棒插入硝酸钾溶液,进行电解约30秒左右。关闭K2打开K1,观察电流计即可。
实验现象及说明:当碳棒电解一段时间后,关闭K2打开K1,可以看到电流计指针明显偏转,慢慢的偏转变小直至消失。书上要求碳棒用酒精喷灯烧孔,这样的操作比较麻烦且具有一定的危险性,不太适合学生进行。根据试验,用小刀在碳棒表面进行划痕也能达到效果。把书上的音乐集成电路改为灵敏电流计,现象更明显(实验室所配蜂鸣器要求的电流强度更大),且操作简单,用导线直接连接即可,通过开关的闭合还可以实现重复操作。实验现象也很好,能够使学生非常直接地了解电能和化学能之间的相互转化。
3.金属的电化学腐蚀
说明:该实验比较简单,可完全按照书中步骤进行操作。
二、电解与电镀
1.电解
说明:可按书中实验进行操作。
2.电镀
使用仪器及药品:铜片、新铁钉、烧杯、导线、电源、砂纸、氨水、硫酸铜溶液。
实验步骤:(1)电镀液的配置:饱和硫酸铜溶液不断加入浓氨水,直至溶液颜色变为深蓝色,即为实验所需电镀液。
(2)镀件的处理:用细砂纸打磨铁钉,使铁钉粗糙的表面变的光滑,用水洗净。
(3)电镀操作:用烧杯做电镀槽,用铜片作阳极,铁钉作阴极,接通6V的直流电源,电镀20秒左右即可观察现象。
实验现象及说明:拿出铁钉可以看到铁钉表面镀上了一层红色的铜膜。如果按照书上的操作,用锌镀的话,不仅配置电镀液麻烦而且电镀的时间也很长(要20到25分钟),而且现象也不是很明显,铁钉本身也是银白色,有没有镀上锌以及镀的好坏都不太明显。而用铜镀的话,电镀液的配置也比较方便,不需要非常精确。电镀的时间也非常短(只需20秒左右),现象非常明显。
总结:通过对以上几个实验的改进,使学生在进行实验时,不仅操作简单了很多,而且实验现象也非常明显。提高了学生的实验兴趣,同时也加大了学生对于学习化学的积极性。通过对几个实验的改进,缩短了实验的操作时间,为教师空出了授课的时间。
参考文献:
[1] 《中学化学教与学》
[2] 苏教版《实验化学》
[3] 《电化学问题研究》
关键词:电化学 实验改进 原电池 电解与电镀
化学是一门以实验为基础的自然科学,实验对完成化学课程的任务具有不可替代的作用。实验教学的目的不是单纯验证知识,获得结论。主要是让学生在获得知识的过程中依据教师或教材提供的材料和背景,通过实验、观察、质疑、思考、分析、判断、归纳、综合、概括等多样化的过程,自己发现问题、解决问题和得出结论,在亲自体验知识形成和发展的过程中,全面认识事物,学会科学探究,发展科学思维,形成理性认识,创造有效教学和高效教学。
正是由于这个原因,新课改在实验方面的要求也越来越高,不仅在各个板块里有学生实验和演示实验,而且还专门开设了《实验化学》这样一门全实验性质的课程。但是由于学生实验要求的特殊性,即实验操作最好简单、操作时间短、实验效果明显,所以在开展这些学生实验时,应进行一些改进。这样学生在进行实验时的成功率就会大大提高,而且时间也大大缩短。下面介绍一下电化学有关实验的一些改进。
一、原电池
1.铜锌原电池
(1)使用仪器及药品:原电池演示器(含铜片、锌片、电流计)、碳棒、铁片、硫酸铜、硫酸锌、烧杯、盐桥、导线。
实验步骤:在接有铜片和锌片的接线处分别接上碳棒和铁片。把硫酸铜和硫酸锌分别倒入两个烧杯中。用盐桥连接。分别把铜片、锌片、碳棒、铁片插入到这两个溶液中(铜片必须插在硫酸铜中,锌片必须插在硫酸锌中)。
实验现象及说明:当电极插入到溶液中后,若没有盐桥则电流计指针不偏转,插入盐桥电流计指针偏转明显。该实验简单且操作方便,因此可以进行一些扩展,增加碳棒和铁片,让学生了解不同的电极相互间的反应以及化学能转化为电能的事实。
(2)使用仪器及药品:铜片、锌片、碳棒、铝片、小灯泡、灯座、导线、塑料盒、玻璃棒、药匙、重铬酸钾固体、硫酸溶液。
实验步骤:小灯泡分别连接上铜片和锌片,把铜片和锌片插入到硫酸溶液中,加入重铬酸钾,用玻璃棒搅拌,观察现象。分别把电极改为锌片和碳棒及铝片和铜片,重复实验观察现象。
实验现象及说明:电极插入到硫酸溶液中,小灯泡不亮。加入重铬酸钾后,灯泡也不亮。用玻璃棒搅拌,则可以看到灯泡发亮,且可以持续发亮一段时间。把电极换成锌片和碳棒现象也一样,但是用铝片和铜片做电极,则小灯泡均不发亮。该实验的重点在于硫酸溶液的浓度和电极类型,一般在做学生实验时,硫酸浓度为1:10效果较好。书里写到把电极中间放海绵,用橡皮筋绑起来,效果是好的,但是操作不是很方便,而且换电极也麻烦。改用导线直接把电极连上插入到溶液中也可以产生明显的现象,比较方便。在去极化剂的选择上,用重铬酸钾较好,不仅实验效果好而且又干净。用铬酸钾和高锰酸钾都能使小灯泡发亮,但是学生在做实验时容易倒翻药品或手上沾上药品,如果用高锰酸钾则不能洗净,清理不太方便。
2.制作氢氧燃料电池
使用仪器及药品:灵敏电流计、碳棒、单刀开关、学生电源、烧杯、导线、硬纸片、硝酸钾溶液。
实验步骤:先把碳棒用小刀在表面划痕,再把灵敏电流计、碳棒、单刀开关、学生电源连接成并联模式,如右图:先把开关K2打开关闭开关K1,开启电源,使碳棒插入硝酸钾溶液,进行电解约30秒左右。关闭K2打开K1,观察电流计即可。
实验现象及说明:当碳棒电解一段时间后,关闭K2打开K1,可以看到电流计指针明显偏转,慢慢的偏转变小直至消失。书上要求碳棒用酒精喷灯烧孔,这样的操作比较麻烦且具有一定的危险性,不太适合学生进行。根据试验,用小刀在碳棒表面进行划痕也能达到效果。把书上的音乐集成电路改为灵敏电流计,现象更明显(实验室所配蜂鸣器要求的电流强度更大),且操作简单,用导线直接连接即可,通过开关的闭合还可以实现重复操作。实验现象也很好,能够使学生非常直接地了解电能和化学能之间的相互转化。
3.金属的电化学腐蚀
说明:该实验比较简单,可完全按照书中步骤进行操作。
二、电解与电镀
1.电解
说明:可按书中实验进行操作。
2.电镀
使用仪器及药品:铜片、新铁钉、烧杯、导线、电源、砂纸、氨水、硫酸铜溶液。
实验步骤:(1)电镀液的配置:饱和硫酸铜溶液不断加入浓氨水,直至溶液颜色变为深蓝色,即为实验所需电镀液。
(2)镀件的处理:用细砂纸打磨铁钉,使铁钉粗糙的表面变的光滑,用水洗净。
(3)电镀操作:用烧杯做电镀槽,用铜片作阳极,铁钉作阴极,接通6V的直流电源,电镀20秒左右即可观察现象。
实验现象及说明:拿出铁钉可以看到铁钉表面镀上了一层红色的铜膜。如果按照书上的操作,用锌镀的话,不仅配置电镀液麻烦而且电镀的时间也很长(要20到25分钟),而且现象也不是很明显,铁钉本身也是银白色,有没有镀上锌以及镀的好坏都不太明显。而用铜镀的话,电镀液的配置也比较方便,不需要非常精确。电镀的时间也非常短(只需20秒左右),现象非常明显。
总结:通过对以上几个实验的改进,使学生在进行实验时,不仅操作简单了很多,而且实验现象也非常明显。提高了学生的实验兴趣,同时也加大了学生对于学习化学的积极性。通过对几个实验的改进,缩短了实验的操作时间,为教师空出了授课的时间。
参考文献:
[1] 《中学化学教与学》
[2] 苏教版《实验化学》
[3] 《电化学问题研究》