电解质溶液导电性实验的探讨
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
溶液导电演示器（ 教师演示实验用） 电路如 图 3a，图中，mA 为 10mA 电流表； S － 换挡开关； 0 － 校验挡； A、B、C、D、E 分别接五个贮液槽电极； R1 － 1K 可变电阻； R2 － 560Ω 固定电阻； DC － 6V 直流电源（ 1 号电池） 。溶液导电实验器（ 学生分 组实验用） 电路如图 3b，图中，mA 为 10mA 电流 表； S － 校验开关； A － 电极接口，可分别接贮液槽 电极； R1 － 470Ω 可变电阻； R2 － 270Ω 固定电阻； DC － 3V 直流电源（ 5 号电池） 。
主要有两种： 一种是用白炽灯泡显示电解质 溶液导电性强弱，另一种是用发光二极管分段显 示。其中用灯泡显示的，又分为用 2． 5V 小灯泡 （ 用干电池作电源） 和用 220V 白炽灯泡（ 用 220V 电网电源） 两种。部分仪器的照片见图 1。
际区分可用的区间是 90% ～ 40% 。 用发光二极管显示的仪器有五个贮液槽，用
多个发光二极管分段显示来区分五种不同溶液， 通过调试第一种溶液使一个发光二极管亮，第二 种溶液使两个发光二极管亮……其原理见图 2， 图中斜线是连续变化的模拟量，阶梯是数字量，即 经过量化了的五个台阶。
图1
上述实 验 方 案 各 有 欠 缺。 用 白 炽 灯 泡 显 示 的，理论上灯泡亮度可以连续变化，但实际存在的 问题有： ①2． 5V 白炽灯泡，同一规格的亮度相差 较大； 用 220V 灯泡虽然亮度一致性较好，但是需 要使用 220V 电网电源，不安全，而且没有必要。 ②人眼对白炽灯泡发光亮度的感觉，不能区分通 过 灯 泡 的 电 流 强 度 的 较 小 差 别。 经 试 验， 2. 5V0. 3A 的 白 炽 灯 泡，当 电 流 下 降 到 90% （ 0． 27A） 时，看不出亮度变化，电流下降到 80% ～ 40% （ 0． 25A ～ 0． 125A） 时亮度变化较明显，电 流下降到 30% （ 0． 1A） 时灯丝不发光。因此，实
目前人 教 版 初 三 化 学 下 册 要 求 分 别 试 验 盐 酸、硫酸、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、蒸馏水和 乙醇的导电性。人教版高中新教材化学第一册要 求分别试验盐酸、醋酸溶液、氢氧化钠溶液、氯化 钠溶液、氨水的导电能力。苏教版高中化学 1 必 修在离子反应部分，要求在四只相同的小烧杯中 分别加入 0． 1mol / L 的盐酸、醋酸溶液、氢氧化钠 溶液和氨水，比较导电能力强弱。
图 2 溶液导电性的模拟测量和数字（ 量化） 测量
图中溶液 A、B、C，在某种条件下电流分别为 I1 、I2 和 I3 。如果把图中模拟特性曲线数字化（ 量 化） 为五个台阶，那么溶液 A 和 B 的导电能力同 在第 二 个 台 阶 上，有 两 个 发 光 二 极 管 亮，无 法 区 分，但是实际上它们的导电能力是不同的。解决 方案是增加台阶数。量化得越细，分辨率越高，但 是这将大幅度增加成本。
图3
（ 1） 实验方法 ①溶液导电演示器 为了达到相同的实验条件，笔者选用了大小 相同的五个贮液槽、电极间距相同、电极伸入贮液
槽的深度wk.baidu.com同，以及贮液槽中盛放液体量都相同。 采用碳棒做电极。
电流表采用线性标度的 100mm × 80mm 的直 流电流表，尽量增大可见度。也可采用演示电流 表。
实验时，首先将开关闭合至 0 － 校验挡，调节 可变电阻 R1 使 10mA 电流表的电流至满刻度。 调整以后，在同一次实验中应不再调整可变电阻， 以便对比不同溶液的导电性。
电解质溶液导电性实验的探讨
□沈琳
浙江省嘉兴三中 314050
电解质溶液导电性实验是一个传统的化学实 验，在初高中教材中均有安排。此实验仪器在初 中化学、科学和高中化学教学仪器配备标准中均 有配备要求，有供教师演示实验用的溶液导电演 示器和供学生分组实验用的微型溶液导电实 验器。
1 现有实验仪器和实验方案分析
2 实验改进
笔者试验了多种溶液导电演示器和实验器， 试验表明无论用白炽灯泡或者发光二极管，只能 大致分辨 出 电 解 质 的 强 弱，即 得 出“强 电 解 质 较
· 10 ·
Educational Equipment And Experiment Vol． 28，No． 12，2012
亮，弱电解质较暗”的结论，但无法区分强电解质 之间或弱电解质之间的导电性强弱。
由此可见，传统实验方法的适用范围较窄，不 能广泛适用于各种电解质溶液的导电性实验。因 此，笔者设计采用电流表指示的方案。用一个电流 表加转换开关，设置校验挡，再依次测量在相同条 件下通过每种溶液的电流值来区分电解质溶液的 导电性强弱。不需要同时观察五个电流表，采用每 次测量一种溶液时记录电流表的示值即可。
2． 2
0． 6
本实验方案采用数据测量和数据对比法，既 满足了强、弱电解质之间的导电性差异比较，又满 足了强（ 弱） 电解质溶液之间的导电性差异比较。 尤其适合学生进行研究性学习。另外，校验挡很 有必要，实现了相对比较的可比性和说服力。
（ 收稿日期： 2012-09-01）
《教学仪器与实验》第 28 卷 2012 年 第 12 期
然后将开关闭合至 A 挡记下 A 溶液的电流 值，再依次分别测量 B、C、D、E 溶液的电流值，比 较测量得到的电流值就能得出各溶液的导电性强 弱。
②溶液导电实验器 实验时，首先闭合校验开关 S，调节可变电阻 R1 使 10mA 电流表的电流至满刻度（ 即 10mA） ， 调整以后，在同一次实验中应不再调整可变电阻， 以便对比不同溶液的导电性。 然后将电极接口 A 接至贮液槽电极，测量 A 溶液的电流值，再依次分别测量 B、C、D、E 溶液 的电流值，比较测量得到的电流值就能得出各溶 液的导电性强弱。注意： 溶液导电实验器采用微 型容器和不锈钢电极，在更换测量溶液时均需要 将电极清洗干净。 （ 2） 实验测试结果（ 见表 1）
用多个发光二极管显示的方案，是根据老教材 高中 第 三 册 化 学 实 验 要 求 的 五 种 特 定 溶 液 （ 0． 5mol / L的盐酸、氨水、醋酸、氢氧化钠和氯化钠 的水溶液） 设计的。原初中教材中的酸碱盐溶液的 导电性实验，要求依次加入干燥的氯化钠晶体、硝 酸钾晶体、氢氧化钠晶体、蔗糖晶体，酒精、蒸馏水、 氯化钠溶液、硝酸钾溶液、氢氧化钠溶液、磷酸溶 液、酒精溶液和蔗糖溶液。如按照上述凑好的多个 发光二极管电路不一定能达到所需实验效果。
表 1 实验测试结果
溶液名称
盐酸 氢氧化钠
氯化钠 氨水 醋酸
《溶液导电演示器》《溶液导电实验器》 浓度 直流 6V 电流值 mA 直流 3V 电流值 mA
0． 1mol / L
5． 5
2
0． 1mol / L
6
3． 6
0． 1mol / L
4． 9
1． 6
0． 1mol / L
3． 8
1
0． 1mol / L
· 11 ·
主要有两种： 一种是用白炽灯泡显示电解质 溶液导电性强弱，另一种是用发光二极管分段显 示。其中用灯泡显示的，又分为用 2． 5V 小灯泡 （ 用干电池作电源） 和用 220V 白炽灯泡（ 用 220V 电网电源） 两种。部分仪器的照片见图 1。
际区分可用的区间是 90% ～ 40% 。 用发光二极管显示的仪器有五个贮液槽，用
多个发光二极管分段显示来区分五种不同溶液， 通过调试第一种溶液使一个发光二极管亮，第二 种溶液使两个发光二极管亮……其原理见图 2， 图中斜线是连续变化的模拟量，阶梯是数字量，即 经过量化了的五个台阶。
图1
上述实 验 方 案 各 有 欠 缺。 用 白 炽 灯 泡 显 示 的，理论上灯泡亮度可以连续变化，但实际存在的 问题有： ①2． 5V 白炽灯泡，同一规格的亮度相差 较大； 用 220V 灯泡虽然亮度一致性较好，但是需 要使用 220V 电网电源，不安全，而且没有必要。 ②人眼对白炽灯泡发光亮度的感觉，不能区分通 过 灯 泡 的 电 流 强 度 的 较 小 差 别。 经 试 验， 2. 5V0. 3A 的 白 炽 灯 泡，当 电 流 下 降 到 90% （ 0． 27A） 时，看不出亮度变化，电流下降到 80% ～ 40% （ 0． 25A ～ 0． 125A） 时亮度变化较明显，电 流下降到 30% （ 0． 1A） 时灯丝不发光。因此，实
目前人 教 版 初 三 化 学 下 册 要 求 分 别 试 验 盐 酸、硫酸、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、蒸馏水和 乙醇的导电性。人教版高中新教材化学第一册要 求分别试验盐酸、醋酸溶液、氢氧化钠溶液、氯化 钠溶液、氨水的导电能力。苏教版高中化学 1 必 修在离子反应部分，要求在四只相同的小烧杯中 分别加入 0． 1mol / L 的盐酸、醋酸溶液、氢氧化钠 溶液和氨水，比较导电能力强弱。
图 2 溶液导电性的模拟测量和数字（ 量化） 测量
图中溶液 A、B、C，在某种条件下电流分别为 I1 、I2 和 I3 。如果把图中模拟特性曲线数字化（ 量 化） 为五个台阶，那么溶液 A 和 B 的导电能力同 在第 二 个 台 阶 上，有 两 个 发 光 二 极 管 亮，无 法 区 分，但是实际上它们的导电能力是不同的。解决 方案是增加台阶数。量化得越细，分辨率越高，但 是这将大幅度增加成本。
图3
（ 1） 实验方法 ①溶液导电演示器 为了达到相同的实验条件，笔者选用了大小 相同的五个贮液槽、电极间距相同、电极伸入贮液
槽的深度wk.baidu.com同，以及贮液槽中盛放液体量都相同。 采用碳棒做电极。
电流表采用线性标度的 100mm × 80mm 的直 流电流表，尽量增大可见度。也可采用演示电流 表。
实验时，首先将开关闭合至 0 － 校验挡，调节 可变电阻 R1 使 10mA 电流表的电流至满刻度。 调整以后，在同一次实验中应不再调整可变电阻， 以便对比不同溶液的导电性。
电解质溶液导电性实验的探讨
□沈琳
浙江省嘉兴三中 314050
电解质溶液导电性实验是一个传统的化学实 验，在初高中教材中均有安排。此实验仪器在初 中化学、科学和高中化学教学仪器配备标准中均 有配备要求，有供教师演示实验用的溶液导电演 示器和供学生分组实验用的微型溶液导电实 验器。
1 现有实验仪器和实验方案分析
2 实验改进
笔者试验了多种溶液导电演示器和实验器， 试验表明无论用白炽灯泡或者发光二极管，只能 大致分辨 出 电 解 质 的 强 弱，即 得 出“强 电 解 质 较
· 10 ·
Educational Equipment And Experiment Vol． 28，No． 12，2012
亮，弱电解质较暗”的结论，但无法区分强电解质 之间或弱电解质之间的导电性强弱。
由此可见，传统实验方法的适用范围较窄，不 能广泛适用于各种电解质溶液的导电性实验。因 此，笔者设计采用电流表指示的方案。用一个电流 表加转换开关，设置校验挡，再依次测量在相同条 件下通过每种溶液的电流值来区分电解质溶液的 导电性强弱。不需要同时观察五个电流表，采用每 次测量一种溶液时记录电流表的示值即可。
2． 2
0． 6
本实验方案采用数据测量和数据对比法，既 满足了强、弱电解质之间的导电性差异比较，又满 足了强（ 弱） 电解质溶液之间的导电性差异比较。 尤其适合学生进行研究性学习。另外，校验挡很 有必要，实现了相对比较的可比性和说服力。
（ 收稿日期： 2012-09-01）
《教学仪器与实验》第 28 卷 2012 年 第 12 期
然后将开关闭合至 A 挡记下 A 溶液的电流 值，再依次分别测量 B、C、D、E 溶液的电流值，比 较测量得到的电流值就能得出各溶液的导电性强 弱。
②溶液导电实验器 实验时，首先闭合校验开关 S，调节可变电阻 R1 使 10mA 电流表的电流至满刻度（ 即 10mA） ， 调整以后，在同一次实验中应不再调整可变电阻， 以便对比不同溶液的导电性。 然后将电极接口 A 接至贮液槽电极，测量 A 溶液的电流值，再依次分别测量 B、C、D、E 溶液 的电流值，比较测量得到的电流值就能得出各溶 液的导电性强弱。注意： 溶液导电实验器采用微 型容器和不锈钢电极，在更换测量溶液时均需要 将电极清洗干净。 （ 2） 实验测试结果（ 见表 1）
用多个发光二极管显示的方案，是根据老教材 高中 第 三 册 化 学 实 验 要 求 的 五 种 特 定 溶 液 （ 0． 5mol / L的盐酸、氨水、醋酸、氢氧化钠和氯化钠 的水溶液） 设计的。原初中教材中的酸碱盐溶液的 导电性实验，要求依次加入干燥的氯化钠晶体、硝 酸钾晶体、氢氧化钠晶体、蔗糖晶体，酒精、蒸馏水、 氯化钠溶液、硝酸钾溶液、氢氧化钠溶液、磷酸溶 液、酒精溶液和蔗糖溶液。如按照上述凑好的多个 发光二极管电路不一定能达到所需实验效果。
表 1 实验测试结果
溶液名称
盐酸 氢氧化钠
氯化钠 氨水 醋酸
《溶液导电演示器》《溶液导电实验器》 浓度 直流 6V 电流值 mA 直流 3V 电流值 mA
0． 1mol / L
5． 5
2
0． 1mol / L
6
3． 6
0． 1mol / L
4． 9
1． 6
0． 1mol / L
3． 8
1
0． 1mol / L
· 11 ·