(1)增大電動勢ε(可近似看成電源電壓);(2)減少電路中的外電阻R;①選擇合適的電解液的濃度(參考表一);表一18℃時H2SO4,NaOH的比電導(歐-1.米-1)濃度(重量百分數)H2SO4NaOH520.85-1039.1530.932065.2732.843073.8820.74②縮短兩電極的距離(改變電解裝置);③增加電極的表麵積。
這裏選擇合適的電解液效果最為明顯,其次是增加電極的表麵積。
(3)選用內阻小的電源(即r要小)。
內阻是電源的固有特性。一般可選用蓄電池,標稱電流大的直流電源器等內阻小的電源。幹電池、學生用直流電源器因內阻較大,作電解電耗時反應速度較慢。
故選擇合適的電源是決定反應速度的關鍵之一。
電解水實驗的最佳條件和裝置的探討
通過以上對電解水條件的討論筆者認為最佳搭配是:電極選用廉價的鐵絲,電解液選擇10%NaOH溶液,或電極選用鉛(鉛合金),電解液選擇20%H2SO4溶液;電源要選擇內阻小的電源,如蓄電池或功率大的電源變換器。
電解水的裝置,教材中用的是霍夫曼電解器,但裝置較笨重。現根據筆者多年的實驗教學經驗,設計了一套簡易實用的電解水裝置,對酸液、堿液電解都適用。如圖12收集管可用廢滴定管改製,從滴定管中割取8~12cm的一段,下端用噴燈加熱,使管口受熱微微向裏收口成直徑為0.6cm的圓孔,管的上端配上一橡皮塞,橡皮塞上穿一鍍鎳鐵絲。收集管做兩支備用。實驗時把兩支收集管管底向上,用滴管將10%NaOH溶液加滿。由於收集管管底小孔很小,所以收集管翻過來,溶液不會流出來,並插入盛有10%NaOH溶液的小燒杯中,然後通上直流電,片刻氫氣就集滿了(在1安培的電流作用下,收集一管H2和半管O2約需1分鍾)。檢驗時將收集管倒過來,用明火點氫氣可聽“噗”的一聲,用帶火星的木條去檢驗氧氣,木條可複燃。整個實驗過程中,手不會接觸到溶液。
表二不同電解液和不同電極電解結果電極材料氫氣、氧氣體積比20%H2SO410%NaOH鉑2∶0.932∶1.0鎳-2∶1.0鐵-2∶1.0鉛2∶0.972∶1.0銅氫氣正常、氧氣幾乎沒有2∶0.93石墨(電池芯)2∶0.522∶0.60鍍鎳鐵絲-2∶1.0檢驗可燃性氣體純度的簡易方法
在點燃可燃性氣體(如H2、CH4、C2H4、C2H2等)前,必須先檢驗純度,否則會引起爆炸,發生危險。一般介紹的是用排水法收集一試管氣體,移近火焰點火,直到響聲很小,才表明氣體已純淨,但這樣一來費時,二來是製備這些氣體的藥品量有限,到要收集氣體做其他實驗時,已很少了,有時不得不重新製取。這裏,我們向大家推薦一種檢驗氣體純度的簡易方法,供大家實驗時參考。具體方法如下:
用一小燒杯盛滿水,將導氣管通入水中,用火柴點燃由水中上升出來的氣泡,當氣泡能著火時,即表示出來的氣體已純淨,此時即可以收集作下麵實驗用,也可放心點燃了。
兩個中學化學實驗中應注意的誤差問題
加強實驗教學是提高化學教學質量的重要環節。現行教材選編了八個定量的學生實驗,提高了化學實驗的難度。使學生在自己動手中進一步建立起“質”和“量”的觀念,這對培養學生實事求是,嚴肅認真的科學態度無疑將起重要的作用。目前,實驗教學仍是中學化學教學中的薄弱環節。不僅是由於實驗條件較差,完成大綱規定的演示實驗和學生實驗,還有困難,而且由於頻繁考試,大量作業等原因釀成了學生重理論,輕實驗的傾向。在學生實驗中,照方抓藥,草率從事的現象還相當嚴重。為了糾正這一偏向,充分利用定量實驗中“量”的觀念,引導學生在一定範圍內分析“實驗誤差”,在中學就顯得必要和可行。從定量實驗的數據處理出發,根據計算公式來引導學生分析和預測“實驗誤差”,能起到直觀、易懂的效果。重慶冶煉廠子弟學校羅宗正老師以學生實驗二則,提出如下看法。
初三化學學生實驗《測定硫酸銅晶體中結晶水的含量》(有關實驗步驟請參閱教材,恕不贅述。下同。)設稱取硫酸銅晶體的質量為W1(克),失水後無水硫酸銅的質量為W2(克),那麼:
結晶水的百分含量=W1-W2W1×100%=(1-W2W1)×100%…(1)結晶硫酸銅分子式(CuSO4·xH2O)裏x值的確定:
由關係式:CuSO4——xH2O16018xW2W1-W2得x=160×(W1-W2)18W2=80(W1-W2)9W2…(2)問題:
a加熱時,還有少許晶體呈藍色就停止加熱。
b用酒精噴燈加熱。(膽礬在258℃時就能全部失去結晶水變為無水硫酸銅,後者加熱到650℃時分解成氧化銅)c失水後的無水硫酸銅不放進幹燥器內冷卻。
d實驗開始時,使用未經幹燥的坩堝。
e結晶硫酸銅未經研碎,加熱時晶體發生了爆濺(或攪拌時,晶體被玻棒帶走)。