電解

化學教室活動:利用化學平板探索電解 – I

化學教室活動:利用化學平板探索電解 (Exploring Electrolysis using ChemPad)〔I〕
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義 (Student Handout)

影音連結:化學教室活動:利用化學平板探索電解

實驗介紹

在此教室活動中,你將使用老師事先製作完成的化學平板(ChemPad),進行有趣的電解實驗。化學平板包含一個電解平板及兩支電解筆(不鏽鋼線和銅線)。電解平板的設計,外觀是一個相框,材質是木製或不銹鋼,底面是一塊金屬板(不鏽鋼和鋁板),上面鋪上一張濕潤的水彩紙(或不織布),一個電池及電流切換開關嵌入相框的背面。利用化學平板,及不同材質的電解筆,於水彩紙(或不織布)上,噴上電解液和酸鹼指示劑,即可在課堂上進行一系列的氧化還原反應、酸鹼中和及錯合反應等典型的化學實驗。化學平板可多次重複使用、藥品減量達95%以上,符合綠色環保的原則。兩款不同材質的化學平板的示意圖,如圖一所示。本活動你將使用不銹鋼製作的化學平板進行電解實驗,圖二為利用不銹鋼盤製作化學平板的背面組裝零件。

化學教室活動:利用化學平板探索電解

化學教室活動:利用化學平板探索電解 (Exploring Electrolysis using ChemPad)
國立大甲高級中學化學科廖旭茂老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

實驗介紹

化學教室活動:利用化學平板探索電解〔I〕

 

在此教室活動中,你將使用事先製作完成的化學平板(ChemPad),進行有趣的電解實驗。利用化學平板,及不同材質的電解筆,於水彩紙(或不織布)上,噴上電解液和酸鹼指示劑,即可在課堂上進行一系列的氧化還原反應、酸鹼中和及錯合反應等典型的化學實驗。化學平板可多次重複使用、藥品減量達95%以上,符合綠色環保的原則。

化學教室活動:利用粉筆進行電解實驗(Electrolysis using Chalk)〔III〕

化學教室活動:利用粉筆進行電解實驗(Electrolysis using Chalk)〔III〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結,參閱「學生手冊之二」

教師手冊(Teacher’s Guide)

教學提示

● 上課時間:教師實驗解說:約15分鐘,學生粉筆鑽孔:約5分鐘,學生實驗操作和實驗紀錄約65分鐘。討論與分享:約15分鐘。

● 本實驗所用的粉筆為傳統的粉筆,其成分為硫酸鈣,這是因為此種粉筆的孔隙較大,容易吸附電解液,而且也容易鑽孔洞。粉筆鑽孔洞亦可用鑽孔器和尖銳的筆尖等,但不可施力過大而造成粉筆鑽孔的破裂。

● 以鉛筆的筆芯當作電極,電解硫酸銅溶液的反應十分緩慢。以銅線當作電極,反應較快,推測可能以銅為電極,陽極失去電子產生Cu2+,因此溶液中有較多Cu2+,以利於陰極得電子析出金屬銅。電解硫酸銅溶液不宜電解太久,易產生黑色氧化銅。

● 以鉛筆的筆芯當作電極,此筆芯可選用2B扁型筆芯,折取所需長度,十分方便且省時。

● 本實驗使用粉筆當作電解裝置取代傳統的U型電解裝置,有以下的優點:(1)粉筆極易取得又方便操作,整組裝置輕巧,可節省許多空間。(2)在藥品需求方面,粉筆體積小,只需少量的浸泡溶液,同時浸泡數支粉筆,可節省許多藥品,以及降低CuSO4溶液等廢液回收的問題。(3)以電解碘化鉀溶液為例,負極可明顯觀察到粉筆呈現粉紅色;正極可清楚看到紫黑色的固體,以澱粉液檢驗,確認其為碘。電解後剖半粉筆,可觀察到於負極呈現的粉紅色(OH)及正極呈現的棕色(I3)。

化學教室活動:利用粉筆進行電解實驗(Electrolysis using Chalk)〔II〕

化學教室活動:利用粉筆進行電解實驗(Electrolysis using Chalk)〔II〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

請按此連結,參閱「學生講義之一」

學生講義之二(Student Handout II)

實驗步驟

C. 電解硫酸鈉水溶液

1. 先使用一支美工刀切斷一根白色粉筆成等長的粉筆,再使用一支合適大小的一字形螺絲起子在粉筆的兩端鑽孔,深度約0.5。然後在兩端約0.5 cm處各鑽一個氣孔,深度約0.3 cm。

2. 在一杯約20 mL的飽和硫酸鈉水溶液中,加入約1 mL廣用指示劑。浸泡已鑽孔的粉筆在此水溶液中,待整支粉筆潤濕後取出,如圖八所示。註:兩組共用,一組一支即可。

圖八 浸泡粉筆在硫酸鈉水溶液和廣用指示劑中

化學教室活動:利用粉筆進行電解實驗(Electrolysis using Chalk)〔I〕

化學教室活動:利用粉筆進行電解實驗(Electrolysis using Chalk)〔I〕
國立彰化女子高級中學化學科陳琬菁老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

學生講義之一(Student Handout I)

實驗介紹

粉筆在日常生活中可輕易獲得,看似平凡無奇的粉筆,其實可以巧妙地應用在化學實驗上。本實驗以粉筆當作電解裝置,以電池代替電源供應器,進行簡易的電解實驗,如圖一所示。此電解實驗除了可觀察到預測的結果之外,最大的優點是節省藥品及攜帶方便。

圖一 以粉筆(中下方)當作電解裝置

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