学文网电解水实验篇1
关键词：实验装置；反应速率；电解液；电极反应；电解电压
文章编号：1008-0546（2012）03-0094-02 中***分类号：G633．8 文献标识码：B
doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．03．044
现行初中化学教材中用的电解水装置主要有两种，一种是霍夫曼水电解器，如***1，另一种是简易水电解装置，如***2。霍夫曼水电解器造价较高，两电极之间连通水的玻璃管太细，两电极相隔太远，反应速率较慢。简易水电解装置反应速率虽比霍夫曼水电解器快，但是实验操作存在许多不便，加入电解液以及将试管从电解液中取出进行气体的检验时都要戴胶皮手套，以防止电解液的腐蚀性，且操作非常麻烦，且由于试管上没有刻度，产生的氢气与氧气的体积比只能通过目测判断，实验不够准确。
本人经过多次实践摸索，对实验装置、电极材料、电解液、电压等进行了相应的改进和取舍，取得了较好的实验效果。
一、对装置的改进
［装置一］用实验室中的滴定管进行实验，装置如***3所示：
实验器材及药品：25mL酸式滴定管两支、大集气瓶1个、橡皮塞、导管、止水夹、***胶管、漆包线、铁钉两根（或镀镍回形针两枚）、24V直流电源、洗耳球、10％的NaOH溶液（或5％的Na2SO4溶液）、酒精灯、火柴。
操作方法：把装置按***示连接好，先把一支滴定管的旋塞打开，把洗耳球套在***胶管上，打开止水夹，挤压洗耳球，把电解液压入滴定管中，关闭该滴定管的旋塞，然后用同样的方法把电解液压入另一滴定管中，关闭滴定管的旋塞，用止水夹夹住***胶管，接通24V直流电源，可看到两电极上快速产生气泡，实验完成时间大约3分钟左右，正负极气体体积比为1∶2；此时关闭电源，再用洗耳球往瓶中吹气加压，分别打开两滴定管的旋塞，检验正负极产生的气体，现象非常明显。
［装置二］用注射器制作简易水电解器
实验器材及药品：20mL一次性塑料注射器两支、红黑导线各一根、可调直流电源（3～24V）、两根光亮的铁钉、250mL烧杯、酒精灯、火柴 、10％的NaOH溶液。
制作方法：
1．在两注射器的注射孔附近分别挖出两个圆孔（如***4示），在两个注射孔中分别插入直径与其相近的铁钉作电极，在铁钉上系上导线，并把导线从挖出的圆孔中引出（如***5示），铁钉可在注射孔内上下移动。
2．把注射器插入盛有水的烧杯中即可进行实验，实验装置如***6所示。
操作方法：
1．把两支注射器插入盛水的烧杯中，把注射器的栓塞向前推，把注射器内的空气排出，此时铁钉露出注射孔，然后把栓塞慢慢向后拉，吸取液体20mL，稍用力按压注射器，把露出注射孔的铁钉压入注射孔，防止在注射器外产生气体逸出。
2．接通直流电源，可观察到铁钉表面产生大量气泡，正负极气体体积比为1∶2。
3．把与电源正极相连接的注射器移离液面，迅速把注射器倒转，用一根带火星的木条从圆孔插入注射器内，可见带火星的木条复燃，证明生成了氧气。把与电源负极相连接的注射器移离液面，注射器朝下，圆孔对着点燃的酒精灯，可听到爆鸣声，圆孔处可看到火焰，证明该气体能燃烧，是氢气。
上述两套装置的优点：
1．实验器材易寻找，价格低廉，制作方法简单，易于推广。
2．实验完成时间较短（若用24V电压只需2分钟），现象明显，通过注射器及滴定管上的刻度可准确比较产生氢气与氧气的体积。
3．整个实验过程皮肤不接触电解液，安全可靠。
4．实验仪器刷洗方便，电极更换简单。
二、对电极材料、电解液的选用
对于电解质的选用和电解液的浓度，课本上是向水中加入硫酸或氢氧化钠，对于强电解质而言，在一定浓度范围内，电解质的浓度越大，导电能力越强。以氢氧化钠溶液为例，当氢氧化钠物质的量浓度为5mol／L（折合成质量分数约为20％）时电导率最大，导电能力最强，但溶液浓度太大，腐蚀性也强，结合实际应用，用10％左右的氢氧化钠溶液即可，硫酸溶液为5％即可。本实验用12～24V直流电源进行实验，实验装置用自制装置一，做的对比实验结果见下表：
［实验一］
对实验结果的分析：
通过三组实验，我发现用石墨作电极，正极的石墨总是从碳棒上脱落进入电解液，影响实验观察效果。具体原因还有待进一步研究。用稀硫酸做电解液时，生成氢气与氧气的体积比大于2∶1，实验误差较大。这是因为在酸性溶液中，H＋浓度较大，导致OH－离子浓度减小，抑制了OH－的放电，且生成的氧气比氢气在水中的溶解度大，氧气易与电极发生氧化反应而消耗，造成氢气与氧气的体积比明显大于2∶1。所以做电解水实验用稀硫酸做电解液效果不好。那么为什么用中性的硫酸钠溶液做电解液，用铁钉做电极时会出现异常现象呢？带着这个疑问，我用pH试纸分别测正负极附近溶液的pH值，测得的结果是正极pH在2～3之间，呈较强的酸性，负极的pH值在10左右，呈碱性。刚开始正极的溶液呈中性，反应正常，但随着反应的进行，正极的溶液酸性增强，对铁有较强的腐蚀作用，铁发生如下反应：Fe－2e＝Fe2＋，Fe2＋＋2OH－＝Fe（OH）2， Fe（OH）2Fe（OH）3，所以最终产生红褐色沉淀。由于铁电极发生了化学反应，抑制了OH－的放电，所以过一会儿就没有氧气产生了。而镀了镍的回形针不易与酸反应，所以反应正常。而在NaOH溶液中，正极的溶液不呈酸性，铁在碱性溶液中较稳定，所以对铁电极腐蚀作用很小，反应一直很正常。
通过上述三个对比实验可以看出，做电解水的实验时，不宜用稀硫酸作电解液。用10％的NaOH溶液作电解液时，电极材料用铁钉或回形针，实验效果较好。用5％的硫酸钠溶液作电解液时，电极材料用回形针或其他镀镍材料，实验效果较好。
三、对电压的选用
在上述三个实验中，分别选用3V～24V不等的电源电压做对比实验，可以看出用24V的电压时，现象明显，用时较少，效果最好。
参考资料
［1］ 胡英主编．物理化学［M］．北京：高等教育出版社，1999
［2］ 严宣申主编．普通无机化学［M］．北京：北京大学出版社，1999
电解水实验篇2
关键词：电解水；实验；疑难问题；现象；解析
文章编号：1008-0546（2014）11-0078-02 中***分类号：G633.8 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.029
有关“电解水”的实验是初中化学一个非常重要的定量实验，它对学生直观地认识“水的组成”问题具有极其重要的意义。由于这是一个慢速且现象多变又不明显的疑难实验，导致我们在实验过程中常常产生一些不容易理解的疑难问题和现象，下面将它们进行整理解析，供老师们参考。
1. 影响氢气与氧气体积比为2∶1的因素有哪些？
电解水实验中，我们总是得不到氢气与氧气的体积比为2∶1的理想结果，氧气的体积总是小于1，是哪些因素造成了氧气体积的偏小呢？一是溶解度不同，在一个大气压与室温20℃条件下，1升水溶解18.2mL氢气、溶解31.1mL氧气[1]，氧气溶解到水里多；二是氧气容易与活泼电极如铜、铁、碳（石墨）等反应而消耗了部分氧气，石墨电极生成二氧化碳更易溶于水并造成氧气不纯；三是使用稀硫酸溶液电解时，会在阳极生成少量而稳定的过硫酸、双氧水与臭氧等，减少了氧气的生成量[2]；四是若用自来水配制电解液，则电解生成的氧原子很容易把自来水中的还原性物质如氯离子Cl-氧化成次氯酸根离子ClO-等，从而降低了氧气的产量；五是电解液与电极不匹配而发生化学反应；六是气体在电极表面的吸附程度不同如铂对氢气溶解很小而1体积铂却能溶解70体积的氧气[2]等。
此外，水蒸气的放大作用、液面高度不同产生的压强不相等、电极产生的过电位不相同、两级的电流效率不相同等也会影响到氢气与氧气的比例。
2. 如何让电解水实验中氢气与氧气体积比为2∶1？
为了得到氢气与氧气的体积比为21，通常可以采取的办法是：（1）课前先电解一下水，让电解液与电极充分吸收氢气和氧气到达饱和，然后再把氢气和氧气放掉，使课堂电解水时，减少电极与电解液对氢气和氧气的吸收。（2）把电解液的温度控制在25℃以上，减少氧气的溶解度。（3）让电解液的浓度适当高一点，也可以减少误差。（4）调节盛氢气、氧气与电解液三个仪管的液面在一个水平高度上，消除大气压强不同引起的误差。
3. 电解水的最低电压是多少？
电解水时，要使水分解的反应正常进行，需要加的电压必须超出一个定值即电解水的分解电压。一是若用惰性的金属铂做电极，25℃时氢氧原电池的标准电动势是1.229V，所加电压必须先平衡它。二是电解时在电极上，气体的形成与逸出都需要一定的“活化能”，这就是电化学极化，极化值与气体性质、电极材料、电流大小、温度等因素有关；在铂电极上由电化学极化引起的超电势氢大约是0.09V、氧大约是0.45V。三是电解时引起的浓度变化导致的电极电势与平衡电势发生偏差而产生浓差超电势，它与搅拌情况、电流强度、离子性质、溶液性质和温度等有关。四是两电极及其之间的溶液是有电阻的，这些外电阻要消耗电压，即电阻电压降。在起始阶段，电流很小时，在不考虑浓差超电势、电阻电压降的因素条件下，电解水的标准分解电压=1.229V+0.45V+0.09V=1.769V[3]。
4. 电解水的最佳电压是多少？
为了尽快电解得到一定量的氢气和氧气，以供实验演示之用，不同的实验装置和条件所需要的电压并不完全相同，老师们提供的最佳需求电压也不一样。
有用输出电压为5V～7V、电流1A～2A的手机充电器做电源的[4]；有用6V～12V整流电源的[5]。电压低，实验演示的时间就长，适当提高电解电压大约在12V～24V之间[6]，可以使缩短演示时间、减小误差、提高实验效率。
有使用自制的整流电源，把电压可放宽到36V[7]的。直流电压越大，水分解的速度就越快，但是，不容易控制，而且在碱性环境下容易产生泡沫，所以，一般不采用高压电。
也有人[8]曾使用250V高压直流电源做电解水实验，几分钟便得到比较多的氢气和氧气，提高了课堂教学效率的。
因此，实验时，要根据自己选择的电解液、电极、装置、电源类型等的具体情况探索出适当高一点的电压，以提高课堂演示实验的效率。
5. 电解水常用哪些材料做电极好？
实验室常用电极材料：铂、钨、钼、镍、铁丝、铅棒、不锈钢、保险丝（铅锡铋镉合金）、电炉丝（铁镍铝或镍铬合金）等。铜丝也用，但是，容易被氧化，效果要差一些。石墨电极的化学稳定性好，但是它的片层结构之间距离较大，许多分子和离子渗透进入石墨片层之间形成插入化合物[2]。使它形成高过电位、吸附气体作用强、产生气体速率慢等缺陷。而且，碳能够与氧结合形成二氧化碳气体，大大降低了氧气的数量与纯度。因此，电解水的演示实验不适宜使用石墨材料做电极。
（1）铂片：是惰性电极，是电解水最理想的电极材料，它的价格比较昂贵，通常方法难以得到。
（2）钨丝：能够适宜于酸性、中性与碱性的电解液，可以从废旧白炽灯的钨丝中收集。
（3）钼：能够适宜于酸性、中性与碱的电解液，取出废旧白炽灯泡里的两根粗金属丝即可用作钼电极。
（4）铅：能够适宜于酸性、中性与碱性的电解液，铅棒可以从废旧铅蓄电池中取出。
（5）镍：能够适宜于中性与碱性的电解液，可以采用注射器针头、镀镍大头针与回形针等。
（6）不锈钢：能够适宜于中性与碱性的电解液。
（7）铁丝：便宜，能够适宜于中性与碱性的电解液，但是，正极溶液容易变红色。
6. 提高电解水速率的方法有哪些？
法拉第电解定律告诉我们：在电解过程中，电上极上发生反应的物质的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，即M=KQ=KIt。提高电解的电流可以提高电解反应速率。
根据欧姆定律：Iε/（R+r），要增大电流强度可以采取的方法有[9]：（1）增大电动势ε（可以近似看成增大电源电压）；（2）减少电路中的外电阻R：一是选用适宜的电解液浓度、二是增加电极的表面积、三是缩短导线和电极的距离、四是选用电阻率低的材料做导线与电极；（3）选择内阻r小的电源，直流电源器内阻大，蓄电池、干电池、功率大的电源变化器内阻小。
7. 电解水时为什么要加入电解质？
氢氧根离子OH-与氢离子H+是所有离子中电迁移速度最快的阴、阳离子。在25℃时，纯净水中[H+]=[OH-]=10-7mol/L，由于离子浓度太低，纯净水的导电能力非常弱。通过加入电解质，其电离所产生的离子在溶液中负担电迁移任务可以增强水溶液的导电能力。为了够保证在电解过程中，只能由氢氧根离子OH-与氢离子H+在阴、阳极上得、失电子，加入的电解质必须是所含阴、阳离子都为不易得失电子的酸、碱或盐。
8. 电解水中通常加入的电解质是哪些？
为了增强水电解液的导电能力，通常要加入一些阴、阳离子都为不易得失电子的酸、碱或盐做电解质：（1）强酸如硫酸；（2）强碱如氢氧化钠、氢氧化钾；（3）盐如碳酸钠（溶液呈碱性）、硫酸钠（溶液呈中性）、磷酸二氢钾（溶液呈弱酸性）等。
强酸、强碱的溶液腐蚀性大，不适宜学生操作。碳酸钠溶液、硫酸钠溶液稳定性好，可以长期保存，下次再用。磷酸二氢钾溶液稀释后，作为磷钾快速高效复合肥使用，不需要特别保存也不产生污染的问题。从“绿色化学”的“安全、无污染”角度考虑，电解水时，选用磷酸二氢钾作为电解质是比较理想的。
9. 适宜的电解质溶液的浓度是多少？
（1）NaOH：使用氢氧化钠溶液做电解液时，适宜是浓度为10-13[4]，浓度低了就会影响电解速率，而浓度大了增加的电解速率不明显却增强了电解液的腐蚀性。
（2）H2SO4：使用稀硫酸溶液做电解液时，适宜的浓度为1∶4～1∶5[10]，通常配套使用铂或铅做电极，其它活泼电极容易在阳极被氧化而影响效果。
（3）KH2PO4：使用磷酸二氢钾溶液做电解液时，比较适宜的浓度为10左右[4]，该溶液的pH≈5，酸性不强，对皮肤没有腐蚀性和刺激性。
（4）Na2SO4：使用硫酸钠溶液做电解液时，可以配制成浓度为10左右[11]的溶液，也可以配制成饱和溶液。该溶液呈中性，而且非常稳定，可以长期保存重复使用，不会变质。
（5）Na2CO3：使用碳酸钠溶液做电解液时，配制成饱和溶液即可[12]。碳酸钠溶液呈碱性，它的腐蚀性不强，即使有晶体析出也不影响实验。而且碳酸钠溶液比较稳定，可以长期保存重复使用。
10. 电解水的最佳实验条件是什么？
陈劲老师[13]选取电解水时（1）生成氢气H2和氧气O2的体积比为2∶1的权重占75，（2）生成2mL氢气H2所需要时间的权重占25，这两个试验指标的综合评分法，通过正交试验法求电解水的最佳实验条件，结果如下：
影响试验结果的因素主次关系为电极材料（R值2.9325）、电解质种类（R值2.9125）、两电极间的距离（R值2.905）、电解液浓度（R值2.74）、电压（R值2.1875）。他根据计算结果得出的结论是：（1）以铅质材料为电极；（2）选用KH2PO4为电解质；（3）电解液浓度为10；（4）电极间的距离为21mm；（5）电压为18V时，实验效果最好。
参考资料
[1] 张向宇等编.实用化学手册[M].北京：国防工业出版社，1986：471-472
[2] 陈涌生.电解水H2和O2体积比的误差和实验方法的改进[J].化学教学，1992，（1）：22-24
[3] 孙秋香等.电解水实验纵横谈 [J].湖北教育学院学报，1998，（5）：64-66
[4] 梁淑凤.适于自主探究的电解水实验[J].农村青少年科学探究，2009，（10）：18
[5] 邹振惠.电解水的实验再探讨[J].化学教育，2000，（11）：45
[6] 宋萍，雷复天. 电解水实验[J].青海师专学报（自然科学），2001，（6）：72-74
[7] 祁秀勇等.电解水实验的制约因素及应对方法[J].化学教学，2002，（9）：7-8
[8] 夏力.电解水的实验装置的组装 [J].实验教学与仪器，1999，（9）：10
[9] 张青.不同介质条件下电解水的实验方法[J].平原大学学报，1999，16（2）：33-34
[10] 李仲明.电解水演示实验的改进[J].教学仪器与实验，1998，（2）：10
[11] 王宝权.电解水实验的再改进[J].教学仪器与实验，2012，28（3）：11-13
电解水实验篇3
***2
利用废旧打火机改进实验装置的方法
装置结构
完成后的装置见***3。其中，1为废旧打火机，充当电解槽。2为注射器针管，用于收集气体。3为注射器针头，充当电极。每支针头在固定前先用锉刀在中下部锉3个小孔，固定时让最上面的小孔与打火机内部最高处水平，利于导出气体。
使用方法
按***3组装连接装置。
注水。用注射器将整个装置注满电解液（约6 mL水和10%的稀硫酸0.1 mL）。
电解。接通电源（DC 12V～20V）进行电解。
检验气体。取下注射器，用带火星的木条检验与电源正极相连的注射器内的气体；而与电源负极相连的注射器，则先在前端连接针头，再用点燃的方法检验收集到的气体。
表1
改进装置特点
设计科学
改进装置利用打火机内部结构既分为两极又连通的特点，将打火机当作电解槽，利用注射器收集气体，能精确读出气体体积。其设计符合科学原理，能体现科学知识和科学探究相统一的原则，有利于学生通过学习树立科学意识，掌握科学方法和实验操作技能。
选材经济、环保
制作该实验装置的材料如废旧打火机、注射器等容易获取，造价低廉。用注射器针头作电极，实验效果与铂电极相当，价格却相差较大（10 mL或20 mL注射器及针头每具0.8元，213铂电极每套180.00元），因此，使用注射器针头作电极能有效地节约铂资源。另外，用废旧打火机作电解槽还有利于废旧塑料品的回收利用，起到控制“白色污染”，节约石油资源的作用，有利于学生的环境保护教育。
容积小，节约药品
从表1比较中可以发现，改进后用打火机作电解槽，总容积较小，能大大节约水和电解质的使用，减少水污染。其设计符合化学实验微型化和绿色化的原则。
操作安全，可控性强
改进后的实验材料无玻璃仪器，不易破碎。实验时手无需与电解液接触，可避免手受到损伤。此外，电解结束时可将收集气体的注射器与打火机分离，检验气体时便于控制气体逸出速度。改进后的实验装置由于设计简洁、美观；体积小，便于携带；取材容易，制作简单，可指导学生进行自制，便于推广应用于学生的活动与探究实验中。
***3
该项目获得第26届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技发明类二等奖。
电解水实验篇4
关键词：中等职业学校；化学工艺；实验；离子膜；电解；饱和食盐水；项目教学法
化学工艺作为中等职业学校化工专业的一门主要专业课程，对学生认识化工生产的原理、认识化工生产的过程、认识化工生产中应注意的措施起着十分重要的指导作用。在课堂教学中，教师要积极利用课堂实验创设生产实践环境，广泛引入实验的项目教学法，让学生深刻体会，从而了解化工生产工艺过程的实质内容，有助于学生完成从学生到工人角色的转变。笔者从离子膜法电解饱和食盐水实验项目教学中得到启发，将教学中的一些思考记录如下，以供同事研讨。
离子膜电解饱和食盐水是制碱工业中的一个主要工艺环节，主要通过电解槽电解饱和食盐水来制取烧碱溶液，并附带生产氯气、氢气的过程。
2NaCl+2H2O NaOH+H2+Cl2
本实验在教学过程中，笔者认为非常适合以项目教学法来完成，教学效果非常明显。
项目教学思考一：将实验作为生产项目来研究，有利于拓展学生分析解决问题的能力，打破课堂思维瓶颈“离子膜电解饱和食盐水是一个实验”，按部就班来学习，过程是学习实验原理、实验步骤、实验注意项。而学生的课堂收获是懂得了该实验原理，了解了如何完成实验，锻炼了实验动手能力。
如果将这一实验设计为“工业制取烧碱”这一项目课题，那么就将一个单纯的实验转变为了一个生产项目，问题变得更有研究性和深意，牵涉到的知识面更广。我们的思维将思考从如何实验室制烧碱转变为思考如何从工业上大规模生产烧碱、用什么原料来生产、如何生产、生产要用什么设备以及生产中应注意哪些问题等等。
这样，以项目研究为突破口，一步步提出问题，让学生不断分析并一步步解决问题，学生考虑的问题更多、更广、更深，提高了课堂上学生思考问题的广度、深度，拓展了学生分析解决问题的能力，打破了学生课堂思维瓶颈，让学生收获到了更多的对实验的思考。
可见，在化工实验教学中将实验教学设计为项目教学效果明显。
项目教学思考二：将实验大项目分成若干子项目研究，构建分层次、分模块层进式分析解决问题的模式，有利于锻炼学生的思维能力。
如上离子膜电解饱和食盐水实验中，教师首先将该实验设计成项目课题后，将项目课题分解成若干个子项目，采用分层次、分模块、分时段的层进式教学模式对项目教学中各个问题进行研究学习。
如：主项目：工业中如何生产烧碱？子项目1电解饱和食盐水，怎么电解？（回忆方法一：实验室电解法——不适合大规模生产；方法二：离子膜电解法——效益高，适合大规模生产）子项目2离子膜电解饱和食盐水，如何电解？（分析电解槽原理）子项目3电解产品有哪些，为什么（分析出产品烧碱、氯气、氢气，重点分析离子膜特点）子项目4如何收集？（研讨电解槽的结构）子项目5电解产品中烧碱、氯气有腐蚀性，如何解决？（分析电解槽的材料）子项目6影响电解产品中烧碱、氯气浓度的因素有哪些？（分析生产中的温度、食盐水流量等工艺因素）
虽然教学课题分成一些子项目来学习，但可以从以上分析看，项目课题的学习研究更能激发学生学习的兴趣，更能激发学生思考分析问题的主动性，更加能拓宽和锻炼学生所思考解决问题的能力。
项目教学思考三：课堂实验教学结合化工生产实践，让学生增加对实践生产的感性认识，有利于激发学生专业学习的兴趣。
一个化工产品的诞生，其生产过程是这样的：提出生产项目和要求理论计算和设计生产路线小试（实验室试验）中试（上生产线试生产）大规模生产产品。
为此，在项目教学中，教师要充分发挥自身的专业理论和实践知识，结合化工生产实践，结合实验的特点向学生灌输化工生产实际情况，让学生清楚化工生产中是如何将实验转变为工业中的大规模生产的，进而让学生增加对实践生产的感性认识。
本项目实验工业上如何来制取烧碱，教师可以以下列实验与生产实践结合的方式向学生解读：
化工是一门理论与实践密切联系的学科，单纯的课堂理论教学而不联系实践很难让学生对学习产生兴趣，很难让学生理解自己所学的专业，所以课堂教学中学生对生产实践产生足够的感性认识是教学中重要的一个环节。
电解水实验篇5
关键词：电解质，实验，测试练习，讲评。
电解质这一章节是中职医用化学教材中的重点和难点，学生反应很难完全掌握，现在就从两个方面谈谈如何掌握这一章节。
一、通过课后实验和讲评，培养学生综合运用知识的能力
结合学生情况进行必要的演示实验、边讲边做实验、课后实验作业等形式，对于培养学生综合运用知识的能力，其作用是较突出的。例如在复习离子反应和离子方程式后，补充3个实验题：
1、设计一个实验来说明氢氧化铝的酸碱性（酸、碱或两性）。要求写出设计方案、实验操作、实验现象和相应的离子方程式。
2、用各为0.5摩尔/升的氯化铝溶液和氢氧化钠溶液液，
按下列操作进行实验，并简答：
3、设计一个实验证明铅蓄电池的正极和负极。要求有两种设计方案，其中包括设计原理、实验用品、实验操作、实验现象以及写出涉及到的反应式或离子方程式。
通过类似的实验命题，旨在发展学生的能力，运用已学知识去解决某些未学过的实际问题。必要时要引导他们从不同途径的可行性设想，这样做对发展学生应用已知原理解决新问题的创造思维有利的。如说明AI（OH）3的弱碱性可由其两性或铝盐水解等解决；判断蓄电池电极的正负可用惰性电极电解氯化铜溶液解决，又可用铜电极依精炼铜的原理去设想。在训练学生类推、迁移、逆转（AICI3和NaOH两溶液的相互滴入）、转化（滴淀中量的关系、实验的宏观现象转化为曲线形式的表现）和隐含（由于AI3+水解使***形上不能从零点开始，要反映出先用的NaOH溶液去中和铝盐水解生成的酸）的解题思路和思维品质上均有相当大的作用。
二、通过必要的测试练习，提高学生解题水平
③水溶液测不出导电性的不一定是非电解质，如BaSO2、CaCO2、AgCI等电解质在水中太难溶，而测不出溶液导电性。
2、溶于水时化学键是否破坏，大改可分为：
①离子晶体溶解时，离子键破坏，形成自由移动的离子。
②电解质溶于水时，离子键或共价键破坏形成自由离子。
③许多非电解质的分子在水中不电离，可视为原分子内化学键未破坏，如N2、O2白糖。但与水反应（如CI2气溶于水）有新生成物时，则伴有原化学键的改变。
遇到用原电池原理解题时应注意以下几点：
1、只有负极板与溶液中浓度较大的阳离子能发生反应，才有形成原电池的可能。
2、原电池工作时，负极被氧化而被腐蚀。
3、电子流只经电极导线而不穿过溶液，在电极处参与氧化-还原反应。
在讲评水溶液（酸、碱、盐）电解时，可总结归纳以下几点规律：
1、注意电极材料，阴极处于还原气氛中被保护；阳极处于氧化环境中，除惰性电极外，是被溶解的。
2、水溶液电解时，产生H2气的电极往往伴有水电离平衡的移动，使[OH-]增加，而出碱或pH升高；产生O2气的电极，因消耗OH-而使水的电离平衡右移，使[H+]增加，出酸或pH降低。
3、用惰性电极电解许多种含氧酸，强碱或含氧酸的强碱盐水溶液时，一般相当于电解水，但电解过程中（惰性电极）两极溶液的pH值有改变。
4、相同电量电解金属盐于阴极析出金属时，金属的原子量越大而价数越低时，析出的质量截止多（因中学未学法拉第电解定律）。
5、计算时可以电极反应的反应式为基础，由电子的摩尔、求得电量（秒与安培的乘积，即Q=It）、析出物质的量关系为思路。
电解水实验篇6
【关键词】 科学 实验 教学
1.问题的提出
1.1 实验的重要性
学习《科学》不能只是记住书本中的结论。学《科学》的中心环节是学会科学研究的方法。科学研究的基本方法首先是通过精心设计的实验和仔细的观察来发现真理，再是把实验结果从个别现象推广到一般（即合理的抽象），然后使用逻辑推理，得到新的结论。
科学知识来源于实践，特别是来源于科学实验的实践，学生学习科学知识的过程，跟前人探索科学知识的过程有很多相似之处，实验能够帮助学生形成正确的科学概念，提高观察科学现象和分析科学问题能力，加深对科学规律的理解。因此，在科学教学中，应尽可能多地为学生创造实验条件，让学生自己动手、动眼、动口、动脑，亲自去观察、操作、记录、比较、分析、归纳，在实验探究中获取科学知识。
1.2 目前，浙教版的《科学》课本中的实验，在我们实际教学过程中存在的问题
1.2.1 由于教学硬件的限制，某些实验无法完成
例：测量气温时，教材介绍了百叶箱，要求用两支温度计分别测量百叶箱内和百叶箱外的气温，由于学校条件限制，哪来的百叶箱可供测量。
1.2.2 由于现象不明显，某些实验不能完成
在体会短路现象引起电流过大时，教材中用一根导线将一节1号干电池正负极连接起来，用手触摸导线，会出现发热现象，但实验中是感觉不出来的。
实验用导线绕成螺线管，用一节干电池通电后，观察是否能吸引大头针。在实验中，由于螺线管的磁性较弱，还吸不起大头针，而后面加入铁针吸引大头针的现象是很明显的。
1.2.3 有些章节缺少必要的实验
如在介绍大气压值为760毫米汞柱时，理解大气压相当于760毫米高水银柱所产生的压强。在这里可以演示托里斥利实验，帮助学生理解。
介绍摩擦力时，为了说明气体和液体也
具有摩擦力，可以按排一个实验更直观。
取两个相同的单摆，一个放在空气中，
一个摆球最低处浸在水中，两球提到同
一高度，同时放手，观察两摆球的运动
情况，哪个先停止，说明受到的阻力大。
1.2.4 有些实验缺少足够的资料
如在教材中多次涉及到硫酸铜的溶解度。例如在介绍饱和溶液时，把20毫升水加热到约70℃，往烧杯内加硫酸铜晶体，直至硫酸铜晶体不能继续溶解为止。还有冷却热饱和溶液时，要求配制一杯70℃的硫酸铜饱和溶液。这些配制硫酸铜饱和溶液，教师必须事先得知硫酸铜的溶解度，但课本与教参中并没有这些数据。我只知道硫酸铜在25℃时水中溶解度为23.05g。
1.2.5 有的实验画蛇添足
教材研究磁性时，铁屑盒的上方有一根铁棒，把一根条形磁铁靠近铁棒的上方，发现铁棒吸引铁屑，如果把条形磁铁拿开，又发现铁屑掉下。但实际的实验中，当条形磁铁拿开时，铁棒还是吸引着一部分铁屑。其实铁棒被磁化后，也能保持一段时间，只是时间短磁性较弱，所以还吸着一小部分铁屑。后面这一步可以不做。
因此，有必要在实际教学过程中，对现行教材中的有关实验演示教学进行改进。
2.教材演示实验改进策略研究
科学是一门以实验为基础的学科，实验是科学教学的重要环节，最具备培养学生创新、实践能力的作用。在科学新教材中明显的体现了实验的重要性，与以前的自然科学相比，新教材增加了大量的实验。根据这几年的新教材的教学，针对新教材中的实验提一些个人的摸索。
2.1 教材演示实验改进策略研究
根据实际教学的需要，以及本人的一些教学总结，对教材中的一部分较难完成的，或教材中设计不合理的地方进行了修改、补充。
2.1.1 自制材料，完成由于学校条件限制造成的无法完成的演示实验
在探究大气压强的实验中，教材介绍了马德堡半球实验，要求两个直径为30多厘米的空心铜半球，能紧贴在一起，用抽气机抽出球内空气。由于学校条件有限，并没有直径为30多厘米的空心铜半球。于是准备了两个较大的吸盘挂钩，将两个吸盘挂钩相互挤压，尽量排出里面的空气，然后请班里力气最大的同学上来两手拉，以此说明大气压之大。
2.1.2 替换教学中难于操作的实验
在研究物质燃烧条件时，教材中取一只铁质啤酒瓶盖固定在一水槽中，瓶盖中装入一小粒白磷，立即用钟罩住。用一根弯曲的玻璃导管从钟罩下部伸入罩内，通入氧气，再小心地向水槽中加60～80℃左右的热水，使白磷燃烧。在这个实验中，当倒的水少了，热量散发一部分，通过啤酒瓶盖传到白磷处温度不够，白磷还不会燃烧。当不小心倒的水过多，淹没瓶盖，使白磷浸没，隔绝氧气，白磷也不会燃烧。于是我采用了另外一个实验来替代。先将一小粒白磷放入盛放80℃左右热水的烧杯中。通过氧气制取装置产生的氧气用一根弯曲的玻璃导管伸到白磷处，此时可以看到白磷在水中剧烈燃烧，发出明亮的白光，效果较好，学生很感兴趣。
在研究物体浮沉的条件时，教材是在乒乓球内装有不同质量的沙，使3只乒乓球在水中处于漂浮、悬浮、下沉。同样都在水中，3只球会出现三种不同的结果。但是乒乓球内装入沙子后，达到悬浮状态是多么困难呀。而且水的密度也会因气温等环境因素的改变而改变。它这里是改变物体的重力，使它处于漂浮、悬浮、下沉。我在教学中采用改变液体的密度。课前准备3只鸡蛋，清水，配制好密度比鸡蛋大的盐水，以及密度比鸡蛋稍大的盐水。实验时把3个鸡蛋分别放入两杯盐水，一杯清水中。再在密度稍大于鸡蛋的盐水中用滴管加清水，鸡蛋就会慢慢地处于悬浮状态，而且这时实际的盐水，下层的密度大于上层的密度，鸡蛋不会一下子沉到底，加多点清水也会停留在盐水中。这样鸡蛋就有漂浮、悬浮、下沉三种状态了。
2.1.3 改进现象不明显的演示实验
水的电解实验中，在水电解器的玻璃管里注满水，并放入适量的氢氧化钠，接通直流电。观察到两极有气体产生，但氧气的产生很慢，总是不到氢气体积的二分之一，而且相差较大。产生这样的结果，与氧气和氢气在水中的溶解性有关，在相同条件下，氧气的溶解度要比氢气的溶解度大。例：20℃时，氧气的溶解度为0.031克，氢气的溶解度为0.0182克。由于产生的氧气少，在接下来的实验中，用带火星的木条接近液面下降较少的玻璃管尖嘴，慢慢打开活塞，观察现象。这个实验较难完成，而且一旦失败就前功尽弃。因此我还准备了一瓶氧气，在上面的基础上，把带火星的木条放入氧气瓶中观察，这样火星复燃明显。
2.1.4 摒弃教材中实验数据不客观的演示实验，代之客观真实的实验数据
在研究电流、电压和电阻关系时。
（1）按***连接电路，闭合开关，调节
滑动变阻器R′，使电阻R上电压改变，
并记录每次的电压和电流的值。
测得定值电阻（R＝5欧）上的电压与电流如下表。
电压／伏电流／安
11
22
3 3
4 4
但是在实验时发现，当滑动变阻器R′调节到最小时，电压表也无法达到3伏，更不用说4伏，刚开始还以为是电池太少，电池由3节换成4节，但电压稍大了一些，也没达到3伏、4伏。经过仔细分析才知道，原来电阻R只有5欧，而电池、导线和接线部位都存在电阻。一节新的干电池有将近0.5欧的内阻，3节干电池串联时就有1.5欧的内阻，再加上导线电阻，特别是接线时接触处也有较大的电阻，总共算起来相当于另外串联了一个3欧左右的电阻。取这个电阻r=3欧，则电路在3节电池4.5伏电压下,当滑动变阻器R′滑到最大处20欧时，R上分到电压最小，为U 最小值＝
4.5伏×5欧／28欧≈0.8伏; 当滑动变阻器R′滑到最小处0欧时，R上分到电压最大，为U最大值＝4.5伏×5欧／8欧≈2.8伏。所以R上的电压在0.8伏～2.8伏这个范围内，3伏与4伏超出了这个范围。于是我将课本中的表格改为
电压／伏电流／安
11
21.5
32
42.5
（2）更换定值电阻R，调节滑动变阻器R′，使R两端的电压保持不变，记下每次的电流和电阻值。
测得电压为2伏时的电阻与电流值如下表。
电阻／欧电流／安
12
24
35
48
本实验同样由于电池内阻、导线以及接线处电阻，要使电压达到2伏，电阻R在一定的范围。依据3节电池4.5伏，滑动变阻器R′范围0～20欧，r=3欧，根据分压原理，电阻R上要达到2伏，R最小值在滑动变阻器R′滑到0欧时，R最小值＝3欧×2伏／2.5伏＝2.4欧，R最大值在滑动变阻器R′滑到20欧时，R最大值＝23欧×2伏／2.5伏＝18.4欧。所以R的电阻在2.4欧～18.4欧这个范围内，表格中的2欧超出了这个范围。于是我将课本中的表格改为
电阻／欧电流／安
14
26
38
410
2.2 教材演示实验改进之实效研究
经过以上的实验改进，取得了一定的进展。通过自制材料，把一些复杂的实验用生活中的材料进行演示，学生觉得离自已很近，兴趣也很浓，从而有“原来是这样”的惊叹声，学生的印象比较深刻。通过钠在水中的燃烧实验，从而对学生大脑中认为的“物体在水中不会燃烧”的错误想法进行纠正，掌握了燃烧的两个条件只要满足，在任何情况下都会燃烧，不管是在水中，学生在记忆中就比较深，省了不少力气。通过鸡蛋在水中的悬浮、漂浮、下沉实验，使实验即简单又便于操作，学生就会想鸡蛋为什么会由漂浮变为悬浮，从而也可以用密度加以解释，学生很容易进行联系，效果较好。
2.3 对教材演示实验教学改进的建议
教材在按排实验时，最好能考虑一下硬件的实际情况，考虑实验的可操作性。在教材中的演示实验，由于每位教师所选材料有差异，在上课前，最好能亲手做过一次，这样才能了解实验中存在的问题，才能更好的对实验进行数据处理，才能知道如何去记录数据。教师在实际的教学中，也可以根据实际情况就地取材，对教材的实验进行处理，达到以实验促进教学为目的。
以上只是本人在新教材教学中，实验教学中发现的一些问题以及处理的办法，希望能与各位同行一起交流，共同面对新课程的大潮。
参考文献
［1］ 《科学教学参考》（M），浙江教育出版社，2008年
电解水实验篇7
关键词：电絮凝法；甲基橙废水；废水处理
1电絮凝的基本原理
电絮凝处理技术是对化学絮凝技术的改进。电絮凝的反应原理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al3+、Fe2+等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。同时，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。以Fe电极进行的电絮凝过程如下：
铁失去电子变为二价铁离子进入废水中，二价铁离子再经水解反应形成的氢氧化亚铁和氢氧化铁对废水中胶体起到絮凝作用。阴极还原反应逸出的氢气形成极小的气泡，将废水中的凝聚物浮上电解槽的电解液表面。
废水进行电解絮凝处理时，不仅对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用，而且由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能去除水中多种污染物。此外，在阳极还发生氧化反应，使有机物氧化成无害成分；在阴极发生还原反应，使氧化型色素还原为无色。
2实验部分
2.1仪器
Spectrumlab22PC型分光光度计；自制可调直流稳压电源(1.25～27V)；pHS-25数字式酸度计；电子分析天平；毫安表。
2.2试剂
甲基橙固体粉末，AR级；浓硫酸AR级；硫酸银，AR级；重铬酸甲，AR级；硫酸亚铁铵体，AR级。
2.3实验
2.3.1样品来源
以甲基橙溶液为模拟印染废水。
2.3.2实验装置
本实验采用以甲基橙溶液为模拟印染废水，以1000mL烧杯作为电絮凝槽，铁片作为阳极材料进行电解试验，其试验装置如***1所示。为了降低电絮凝法的能耗，该装置设计了一可调直流稳压电源。
2.3.3甲基橙溶液的标准曲线制作
配制浓度分别为2、4、6、8、10、12、14和16mg/L的甲基橙溶液，采用分光光度计对溶液在紫外和可见光区进行全程扫描，测试得最大吸收波长为479nm。以蒸馏水为参比溶液，制作c-A曲线，如***2。
3结果与讨论
3.1电解电压对处理效果的影响
电压的大小直接影响废水处理效果。实验表明，在所调节任一电压作用下，电流变化总体趋势为随着时间的进行而不断增大。初始电解电压越大，初始的电流大小也就越大，而单位时间内阳极氧化产生的Fe2+(Fe3+)随之增多，因而絮凝效果显著增强。
在改变电压大小分别为6V、10V、14V、18V、22V、26V，电极间距为2.0cm的条件下进行电絮凝脱色，由***3可看出，电压对溶液的降解效果影响很大。在同电解时间下，浊度去除率随电压的增大而增加。当在电解时间为90min，电压为26V时，电解能取得最佳效果。当所取电压较低时，降解效果很不理想；过高则增加能耗。
3.2电极间距对处理效果的影响
实验数据表明，当电解电压为26V时，在不同间距下进行电解，初始电流大小随着极板间距的增大而减小。在不同间距作用下，电解初始电流大小相差也比较大。电解溶液初始电流值越大，电解90min后处理效果就越好。
从***4中可看出，改变极板间距大小能够影响降解效果。当两电极间距增大时，最终降解处理效率将变低。但当两电极间距取得太近，在电解过程中会产生大量气泡，以及其它一些作用过程，使得两电极的间距很难保持恒定，会给实验操作过程带来较大麻烦。故对极板间距大小选择应折中考虑。以下实验操作过程选取极板的间距大小为3cm。
3.3初始pH对处理效果的影响
pH是化学方法处理废水过程中的重要影响因素。在电解电压为14V，极板有限面积为6.0cm×4.6cm，极板间距为3.0cm的条件下，调节pH大小对模拟废水进行电絮凝处理。
从***5中可看出，不同pH值下的降解效果差异很显著。在溶液pH值较低时，降解处理效果较好。这是因为当pH值较低时，铁阳极电化学溶解和化学溶解的速率较快，钝化程度较小，可使电解槽溶液中Fe2+浓度增高，但pH值过小，对电解电极材料影响较大，能加速电极的溶解，同时将会使处理后废水中的Fe3+不能形成氢氧化物沉淀。
故实际操作过程中，需综合考虑pH值大小和在此pH值下的处理效率。当溶液呈现碱性时，易使铁阳极发生钝化作用，也不利于电解过程的进行。pH值为2.85条件下的最终处理效率与在pH值为1.90条件下相比较，两者相差较小。通过以上实验过程分析，本实验获得处理废水的理想pH值为2.85。
3.4初始浓度对处理效果的影响
在电解电压为14V，极板间距为3.0cm，pH=2.85，极板有限面积6.0cm×4.6cm的条件下，改变溶液初始浓度进行电解实验，***6为不同初始浓度下对废水处理效果的影响。当浓度改变时，电解作用随着初始溶液浓度增高时，初始电流大小也缓慢升高。随着电解时间的增加，电流大小将逐渐变小。电解90min后的电解大小不及初始电流大小的一半。
***6不同初始浓度下的处理效果从***中可知，在电解90min下，溶液的降解率随着初始溶液浓度的增高而不断提高；此时，当溶液初始浓度高于243mg/L时，溶液降解率可达90%以上。
3.5COD测试结果
不同初始浓度甲基橙溶液在pH=2.85，t=0min和t=90min下COD去除率的比较。
从***7中可看出，当初始溶液浓度高于356mg/L时，无机矿化率可达80%以上。浓度较低时，无机矿化率也比较低。
4结论
采用电絮凝法对甲基橙模拟废水进行处理研究，实验表明，电絮凝降解效果受电压因子、间距因子、初始溶液pH值因子以及初始浓度因子共同影响。在电极有限面积为6.0cm×4.6cm，极板间距为3cm、初始溶液pH值为2.85和电解90min条件下，当初始溶液浓度高于243mg/L时，色度去除率可达90%以上，COD去除率可达75%以上。从电解处理后溶液残留角度来看，在操作实验下对不同浓度的研究发现，最终甲基橙含量很接近，因此更适合于对高浓度的溶液进行处理。通过对不同初始溶液浓度的研究，发现初始溶液浓度越高，色度去除率也越高。在控制实验条件合适时，能同时满足色度去除率达95%以上和COD去除率达80%以上。
参考文献
[1]甘莉，甘光奉.电凝聚水处理技术的新进展[J].工业水处理，2002，22(5)：5-7.
电解水实验篇8
1演示胶体性质
胶体粒子与溶液中离子直径相差甚多,离子由于半径较小能在琼脂凝胶中自由扩散,而胶体粒子则不可以,利用此差别可以设计实验演示胶体与溶液性质的差异。首先将按每100mL蒸馏水0.5g固体琼脂比例制备的温热琼脂液注入3支试管中,液体高度约为试管高度的一半。待琼脂液冷却凝固后分别在3支试管中加入约3mL预先用渗析法除杂后的氢氧化铁胶体、硫酸铜溶液、三氯化铁溶液。静置12h后可发现溶液能在琼脂中扩散,而胶体不扩散,见***1。此实验可以直接演示胶体与溶液分散质粒子直径大小的差异。
2演示离子迁移
传统离子迁移实验都在溶液中进行,往往耗时长效果还不明显,若利用琼脂改进该实验却会事半功倍。首先将1mol/L硫酸铜溶液与1mol/L铬酸钾溶液等体积混合得到混合溶液备用。在100mL1mol/L硝酸钾溶液中加入0.5g琼脂,加热使琼脂溶解。然后将溶解好的琼脂液倒入普通饭盒的盒盖中,趁琼脂尚未凝结时在琼脂中央放入一根饮料吸管,待琼脂凝固后取出吸管,琼脂中间形成一自然的“凹槽”。用滴管吸取硫酸铜和铬酸钾的混合液滴入“凹槽”中。用两片不锈钢薄片分别插入到琼脂两边作为电极,并保持电极间距5cm左右,接上9V直流电电解10min,Cu2+和CrO42-分别向电源负极和正极移动,琼脂凝胶上出现清晰的蓝色和褐色离子色带,见***2。
3演示金属铁的吸氧腐蚀
利用溶液作为介质演示金属铁的吸氧腐蚀时最难表现的是正极产物———氢氧根(OH-)。利用琼脂作为介质可以“固定”住生成的OH-,且能清晰追踪OH-的扩散方向。在80mL1mol/LNaCl溶液中加入0.5g固体琼脂,加热使琼脂溶解。待琼脂全部溶解后,在琼脂液中滴入几滴酚酞试剂并搅拌,使酚酞分散均匀。然后,将琼脂液倒入已在内壁包裹铁皮的100mL小烧杯。待琼脂稍有凝固时将一根碳棒插在琼脂正中间,琼脂凝固时可将碳棒固定。用导线连接铁皮与中间碳棒,一段时间后可观察到紧贴碳棒的琼脂开始变红,表明此处生成了OH-。若导线连接较长一段时间后,可观察到红色区域以碳棒为中心,逐渐向铁皮方向扩散,可证实OH-在正极生成并逐渐向负极扩散。此方法,还可以用于验证铝空气电池正极产物的生成[2]。
4改进电解水实验
中学实验室演示电解水实验一般需要在霍夫曼水电解器中完成,受特制仪器的限制,学生分组实验的难度加大,且该实验的趣味性也稍显不足,巧用琼脂进行该实验,不仅可操作性增强,实验的趣味性也大大增加。***3琼脂中进行的水电解实验如***3,在100mL0.1mol/L硝酸钾溶液中加入0.5g琼脂,加热使琼脂溶解,趁热将琼脂液注入U型管,待注入液体体积约为U型管1/3时停止加入,静置待琼脂液凝固后再在U型管两边分别加入0.1mol/L由硝酸钾溶液、洗洁***和紫甘蓝汁按体积比5∶1∶1配制的混合液至同一高度。紫甘蓝汁作为反应的指示剂,遇酸会变红,遇碱则会变绿。紫甘蓝汁的制备十分简单,只需选取几片紫甘蓝叶洗净,用刀切碎后放于洁净纱布袋中挤压出汁水即可。以铅笔芯为电极,接入9V直流电源电解10min。可以观察到阴极洗洁***产生的气泡高度约为阳极产生气泡高度的2倍,可指示电解水过程中生成的氢气体积约为生成氧气体积的2倍。同时可以观察到阳极液为红色,阴极液为绿色,反应后将两极电解液倒出混合后溶液重新变为原先的紫色,可证实电解过程中电解的物质为水。若将此实验用于高中学生讲解电解原理,则可以通过两极溶液颜色变化,分析电解过程中阳极放电微粒为OH-、阴极放电微粒为H+。此实验中,琼脂有效地将电解液分为了阳极室和阴极室,很好地实现了2极产物的分离。利用此装置进行电解饱和食盐水的实验,同样能很好地分离电解产物,实验效果会大大增强。
电解水实验篇9
下面以初中物理中常见的一些题目为例，看看具体怎样进行误差分析。
例1.在用皮尺测量篮球场的长度时，如果皮尺拉得过紧，则测量结果偏。
解析：此题如果不认真分析，想当然作答，会误认为测量结果偏大。这类题要举一个实例，就容易找到答案。假如用正确的测量方法测出的篮球场的长度是28m，若皮尺拉的过紧，即皮尺被拉长了，测出的长度可能是27.9m，可见，测量结果偏小。
类似地，用受潮的木质刻度尺测量物体的长度，测量结果也会偏小。
例2.用弹簧测力计测物体的重力时，如果实验前没有校零，指针指在零刻度线的下方，则测量结果偏。
解析：在使用弹簧测力计、电流表和电压表等测量仪器前都要观察，看是否需要校零。如果没有校零就进行测量，严格来说这属于错误。这是违背仪器使用方法造成的，是可以避免的。但是，在实验时，一部分学生常常忘了观察仪器是否需要校零，从而对实验结果造成影响。假设用分度值为0.1N的弹簧测力计来测量一个重力为3.5N的物体，测量前指针在零刻度线下一小格处，则测量结果为3.6N，所以测量结果偏大。
例3.用托盘天平测物体质量时，如果所用的砝码磨损了，则测量结果偏。
解析：假设被测物体的质量是9g，放在已经调节好的天平的左盘中，标有10g的砝码磨损后只有9g了，则把它放在天平的右盘中，不用调节游码，天平就平衡了，这时可读出物体的质量是10g，所以结果偏大。
例4.用天平和量筒测盐水的密度，小红同学的实验步骤如下：
1.用天平测出空烧杯的质量m1。
2.向烧杯中倒入适量的盐水，测出烧杯和盐水的总质量m2。
3.将烧杯中的盐水倒入量筒中，记下示数V。
小红的测量方法会使测量结果偏。
解析：该实验的原理是ρ=m/V，小红的测量过程中，质量的测量没有问题，测盐水的体积时，由于烧杯中的盐水倒不净，导致测出的体积偏小，因此测量结果偏大。
扩展：为了解决测量时体积偏小的问题，小兰同学对实验步骤做了如下改进：（如***1所示）
***11.向量筒中倒入适量的盐水，记下示数V。
2.用天平测出空烧杯的质量m1。
3.将量筒中的盐水倒入空烧杯中，用天平测出烧杯和盐水的总质量m2。
小兰的测量方法会使测量结果偏。
解析：小兰的测量过程中，体积的测量没有问题，但是量筒中的盐水倒入烧杯中时，同样会有一小部分盐水附着在量筒壁上，这样导致测出的盐水质量偏小，会使测量结果偏小。
正确的测量步骤应该如***2所示：
1.用天平测出烧杯和盐水的总质量m1。
2.将盐水倒入量筒中一部分，测出烧杯和剩余盐水的质量m2。
3.记下量筒中盐水的体积V。
***2这种测量方法能避免因为倒不净而造成的较大误差，使实验结果更精确。
例5.用天平和溢水杯测量柑橘的密度，小明的实验步骤如下：
1.用天平测出柑橘的质量m1。
2.将水加至溢水杯的溢水口，测出总质量m2。
3.将柑橘放入溢水杯中，借助牙签使柑橘浸没在水中，水停止流出后，取出柑橘，测出溢水杯和剩余的水的质量m3。
小明的测量方法会使测量结果偏。
解析：该实验的原理还是ρ=m/V，小明的测量过程中，柑橘质量的测量没有问题。测量柑橘的体积利用的是等量代换法，即浸没时，柑橘排开水的体积就是柑橘的体积。由于从溢水杯中取出柑橘时要带走少量的水，导致测得的排开水的质量偏大，从而得出排开水的体积偏大，最终会使测量结果偏小。
扩展：为了减小误差，小亮同学对实验方法进行了改进，具体步骤如下：
1.用天平测出柑橘的质量m1
2.测出空烧杯的质量m2
3.将水加至溢水杯的溢水口，将柑橘放入溢水杯中，借助牙签使柑橘浸没在水中，让溢出的水全部流入空烧杯中，测出烧杯和溢出水的质量m3
小亮的测量方法中，可以避免因为柑橘沾水而对实验带来的影响，减小了实验误差。但是，利用这种方法测量时，如果开始时溢水杯中的水没有加至溢水口，或者溢出的水没有全部流入溢水杯中，都会导致溢出水的体积减小，从而使测量结果偏大。
例6.在“伏安法”测电阻实验中，小张同学设计的实验如***3甲所示，如果不忽略电压表分得的电流，则测量结果会偏。
解析：小张设计的电路中，电压表与待测电阻并联，因此示数即为电阻两端的电压。由于电压表的内阻很大，所以通过电压表的电流很小，一般忽略不计，认为对测量结果没有影响。如果不忽略电压表中通过的电流，则电流表测出的实际上是电阻和电压表并联后的总电流，比电阻中的电流略大，由实验原理R=U/I知，测量结果会偏小。
电解水实验篇10
1 一道试题
1。1 试题呈现
2015年苏锡常镇二模卷第10题：将两个金属电极锌片和铜片插入一个水果中就可以做成一个水果电池，某兴趣小组欲测量水果电池的电动势和内阻。
（1）甲同学用多用表的直流电压（0～1 V）档估测某水果电池的电动势，稳定时指针如***[TP12GW39。TIF，Y#]1中A所示，则读数为[CD#3]V；用多用表的欧姆×100档估测水果电池的内阻，稳定时指针如***1中B所示，则读数为[CD#3]Ω。上述测量中存在一重大错误，是[CD#3]。
（2）乙同学采用如***2所示电路进行测量，并根据测量数据做出了[SX（]1[]I[SX）]-R***象，则根据***3，该水果电池的电动势为[CD#3]V，内阻为[CD#3]Ω。（结果保留两位有效数字）
[TP12GW40。TIF，BP#]
答案如下：（1）0。84；3。2×103；不能用多用电表电阻档直接测电源内阻；（2）0。96±0。02 （1。6±0。1）×103
1。2 试题分析
本题围绕一个重要的电学实验――“测量电源电动势和内阻”展开考查，具体涉及多用电表的读数及操作、实验电路的设计、***象法处理数据等内容。如表1所示。
[JZ][HT6]表1
[BG（！][BHDFG2，WK3，K10，K17W]
序号[]考查内容[] 易错点解析 [HJ*3]
[BHDG4*2，WK3，K10ZQ*3，K17ZQ*3W]1[]会正确进行多用电表的读数[]读电压时应注意量程（“0～1 V”），读电阻时要注意多用电表欧姆档刻度不均匀，还有读数应乘以所选的倍率
[BH]2[]会正确使用多用电表欧姆档[]用多用电表欧姆档测电阻时必须把电阻从回路中取出，因此不能直接测电源的内阻
[BHG4*2]3[]“安阻法”测电源电动势和内阻的原理[]由闭合电路欧姆定律得到1/I-R***象是线性的，且***线的斜率大小等于1/E，***线的纵截距大小等于r/E
[BHDG2]4[]***象法处理实验数据[]单位要换算成国际单位（A和Ω） [HJ2mm]
[BG）F][HJ]
1。3 试题评价
本题用水果电池代替常见的干电池、铅蓄电池、手机锂电池作为实验对象，给人一种独辟蹊径、眼前一亮的感觉。水果电池取材方便、贴近生活、变化丰富，既适合学生进行探究，也体现了“从生活走向物理”的教育理念。
2 两处不同
2。1 实验对象
本题的实验对象变成了水果电池。在平时的教学中，许多教师都会习惯性地选择干电池进行实验，这是因为干电池比较稳定，实验操作也较简单方便。实际上，学生在初中就已经接触过水果电池，在化学课“原电池”部分也学习过相关内容，所以对水果电池并不陌生。笔者在讲评课上与学生进行了交流。
师：水果电池的工作原理是什么？
生1：水果中含有丰富的水果酸，是一种很好的电解质，将不同的金属材料做成电极插入水果中，用导线将电极与用电器相连，回路中就会有电流通过。
师：如何判断水果电池的正、负极？
生2：根据原电池的工作原理，水果电池两电极必须存在金属活动性上的差异。本题中锌更活泼，所以锌片失去电子，其反应方程为Zn-2e-[FY=]Zn2+。电子经外电路流向铜片，由于物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向，所以外电路中电流从铜片流向锌片，由此判断铜片是水果电池的正极。
师：水果电池的电动势、内阻与哪些因素有关？[HJ1。5mm]
生3：正负电极的活动性差异越大，水果电池的电动势越大。由电阻定律R=ρ[SX（]l[]S[SX）]可知，增加两电极间的距离，相当于增加导体长度，水果电池的内阻增大；增加电极插入的深度，相当于增大导体横截面积，水果电池的内阻减小。
2。2 实验器材和电路
由于实验对象发生了变化，实验器材和电路也需要进行相应的调整。在测量干电池的电动势和内阻时，通常选择学生电表（电压表0～3 V、电流表0～0。6 A）和滑动变阻器进行实验。由于水果电池的内阻很大（一般上千欧姆），为了便于读数和操作，选择电阻箱和微安表进行实验。
实验器材 水果，电极：铜片、锌片，MF47多用电表，微安表：量程0～500 μA，电阻箱（0～9999 Ω），带鳄鱼夹的导线若干、开关、砂纸、小刀等。
实验电路及测量原理 实验电路如***4，根据闭合电路欧姆定律E=I（r+R），整理得
[SX（]1[]I[SX）]=[SX（]1[]E[SX）]（r+R）。
作出[SX（]1[]I[SX）]-R***线，若***线的斜率为k，[TP12GW41。TIF，Y#]纵轴截距为b，则电源的电动势E=[SX（]1[]k[SX）]，内阻r=[SX（]b[]k[SX）]。
3 三个追问
3。1 追问1（实验误差分析）[HJ]
本题中微安表也有内阻，因此会引起实验误差。用此电路测电池电动势与内阻，测量值与真实值的关系是：E测[CD#3]E真、r测[CD#3]r真。（填“”或“=”）。
分析 若考虑微安表的内阻，不妨设其为rg，则根据闭合电路欧姆定律E=I（r+rg+R），整理得[SX（]1[]I[SX）]=[SX（]1[]E[SX）]（r+rg+R）。作出[SX（]1[]I[SX）]-R***线，若***线的斜率为k，纵轴截距为b，则电源的电动势E=[SX（]1[]k[SX）]，内阻r=[SX（]b[]k[SX）]-rg。与上面推导的结果相比可得：E测=E真、r测>r真。
3。2 追问2（实验注意事项）
为能较为准确地完成该实验，在仪表、导线都正常工作的前提下，请依据水果电池的工作原理，提出一些实验操作过程中需要注意的事项。（只需填写一项即可）[CD#3]。
分析 水果电池很不稳定，容易极化，因此电池电动势会明显下降，内阻会明显增大，因此实验中读数要快，每次读完立即断开开关。也可回答：用砂纸将金属片表面的氧化层磨去以增加其导电性；将所选水果切开，用小刀在其上划几刀以增加其导电性等。
3。3 追问3（实验思想方法）
某研究性学习小组对水果电池电动势和内阻可能的影响因素进行探究。成员们通过讨论，得出了以下一些可能影响的因素：水果种类、水果温度、电极种类、电极间距、电极插入深度等。在进行实验探究时，需要用到的物理思想方法是[CD#3]。
分析 本探究实验运用“控制变量”的思想方法，分别对不同影响因素进行探究。
4 四点策略
4。1 “会操作”打基础
研究近几年各地高考实验题不难发现，命题者越来越重视对基本仪器操作的考查。如2014年江苏高考物理试卷第10题的第1问，考查了用螺旋测微器测合金丝的直径。“为防止读数时测微旋杆发生转动，读数前应先旋紧哪个部件？”真正操作过的学生会比较熟悉，反之则不容易得分。
针对这一变化，教师在指导学生复习实验时，应特别关注基本仪器的使用。《考试说明》中所列的基本仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧测力计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器和电阻箱等。要让学生了解这些仪器的构造、原理、用途，掌握仪器的量程、使用方法和使用规则，以达到熟练操作、正确读数。
本题中所考查的多用电表使用，还包括诸如机械调零、欧姆调零、倍率的选择等操作，假如在高考复习中让学生操作一次多用电表，完成几项测量任务，将会起到事半功倍的复习效果。
4。2 “懂原理”是关键
高考实验题的命题往往是在几个重点实验的基础上进行的，因此掌握这些实验的原理是解题的关键所在。分析近五年江苏高考物理试卷（如表2）可以发现，电学中常考的三个经典实验：探究决定导线电阻的因素、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测量电源的电动势和内阻，以及新增考点“练习使用多用电表”分别出现在各年的试卷上。
针对上述情况，教师在进行实验复习教学时，应加强对实验原理的分析。同时，也要关注基本实验的变式，提升学生对实验原理的迁移应用能力。
本题考查的测电源电动势和内阻，可以用伏安法，也可以
[HT6][JZ]表2
[BG（！][BHDFG2，WK4，K18，K8W]
年份[]实验名称[]实验原理（操作）
[BHD]2010年[]测量电源的电动势和内阻[]“伏阻法”
[BH]2011年[]测量电阻的阻值[]“替代法”
[BH]2012年[]用多用电表探究黑箱中的电学元件[]多用电表的操作
[BH]2013年[]探究小灯泡的功率P与电压U的关系[]“伏安法”
[BH]2014年[]测量合金丝的电阻率[]“伏安法”
[BG）F]
用安阻法、伏阻法，甚至可以用伏伏法或者安安法，但是实验原理均为闭合电路欧姆定律E=U+Ir，都是在用各种方法寻找方程解出E和r。因此，在复习备考时牢牢抓住几个基本实验，确保每一个的原理都了然于心，高考解题时就游刃有余了。
4。3 “能分析”促严谨
实验误差的分析也是高考实验题考查的重要内容。如2014年海南高考物理试卷第12题考查了用伏安法测量一电池的内阻，其中第（4）问“在你设计的电路中，产生系统误差的主要原因是[CD#3]”。熟悉的学生知道该实验的系统误差主要是由于电压表不能看成理想表而引起的。
《考试说明》中明确指出：认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道多次测量求平均值的方法可以减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源。这就要求教师多关注误差分析，多对学生进行指导，而且笔者认为，教师不但要教会学生如何“定性分析误差的来源”，还要启发学生“合理给出减小误差的方法”，从而不断提高学生分析问题和解决问题的能力。
本题中由于微安表有内阻，会引起系统误差，由闭合电路欧姆定律分析可以得到E测=E真、r测>r真。其实，通过前面的推导不难发现，只要知道了微安表的内阻值，该系统误差就可以消除了。误差分析能培养学生科学、严谨的研究态度，很好地体现了物理学中“情感态度价值观”的课程目标，所以在复习中应引起足够的重视。
4。4 “巧设计”提能力
高考实验题中的设计性问题是对学生理解能力、创新能力的综合考查，这类试题要求高、难度大，对学生很具有挑战性。
设计性实验题一般要求学生根据题目提出的目的和要求，并结合已给出的器材或背景，设计出实验方案并完成实验。由于设计性实验题开放性很强，在平时的复习中很难遇到一模一样的题目，所以教师更应强化学生对物理概念和规律的理解，提升学生将课本中分组实验和演示实验的原理、方法迁移到新背景中的能力；同时重视基本物理语言的培养，学会用简洁明了的物理语言描述现象和阐述问题。