比较电解质溶液的导电能力的实验教学反思
比较电解质溶液的导电能力的实验(简称导电性实验,下同),在高一教材(教材P14)中引入,高二教材(教材P58)再次提及,还将在高三教材(教材P84)继续探讨。所以在这里系统的阐述一下,以期发挥它的功能性作用,用于对学科主干知识和思想方法的盘点。
【实验1-1】按图(见人教版教材)把仪器连接好。
然后把相同条件下的盐酸、CH3COOH溶液、NaOH溶液、NaCl溶液和氨水分别倒入五个烧杯中,接通电源。观察灯泡发光的明亮程度。
实验结果表明:
连接插入CH3COOH溶液和氨水的电极上的灯泡比其他三个灯泡暗。可见它们在同样条件下的导电能力是不相同的。HCl、NaOH和NaCl溶液的导电能力比CH3COOH溶液和氨水强。
反思:
1、除电解质溶液不同以外,其他条件(特别是浓度、离子电荷数)应该相同,这是对照实验的“单一变量”原则所要求的,只有这样,才能尽可能地避免无关变量的干扰。这种方法在设计实验中至关重要;
2、灯泡的明暗程度与离子浓度紧密相关。比较物质的量浓度相同的`溶液,强电解质因其完全电离,参与导电的离子浓度大,灯泡较亮,而弱电解质只是部分电离,参与导电的离子浓度小,灯泡相对较暗。于是不难解释“在溶液导电性的实验装置中注入浓CH3COOH溶液时,灯光很暗,如果改用浓NH3·H2O溶液,结果是相似的。但如果将上述两种溶液混合起来实验时,灯光却十分明亮”的现象
3、“用导电性实验证明弱电解质的电离平衡是客观存在的”的方法不恰当。《教师教学用书》对高三这道习题的参考答案是这样的:在500mL或1000mL的烧杯中,加入少量的冰醋酸,刚好使电极浸没为止,用电极导线连接电流表、接通电源,观察电流表指针摆动的情况。然后用蒸馏水逐滴地进行稀释,边加蒸馏水边振荡或用玻璃棒搅动。在稀释前指针不动,随着稀释电流表指针摆动越来越大。如果不断稀释,电流表指针摆动又会逐渐减少。
由此,就证明弱电解质的电离平衡是客观存在的。中学教材中是根据电解质在水溶液中电离能力的大小,把电解质分为强电解质和弱电解质的。纯醋酸、甚至包括水的醋酸溶液(即浓醋酸)都不应该列入研究范围。若用固态氯化钙、或固态氯化镁代替醋酸来做这样的实验,也可以达到这样的效果。而且实验的结果只能证明醋酸(弱电解质)电离的存在,并不能证明醋酸(弱电解质)电离平衡的存在。
在温度不变时,加水稀释过程中,醋酸溶液会发生平衡移动,但导电性实验表现不出来。若用滴加水稀释氯化钠溶液来做这样的实验,电流表指针摆动也会越来越小,事实上氯化钠(强电解质)溶液中氯化钠是完全电离的,不存在电离平衡。
这样的实验结果,能证明稀释醋酸时各种离子浓度发生了变化,但证明不了浓度的变化是否符合勒夏特列原理。 作者 湖南宁乡县第一高级中学 喻建军 此文发表在素质教育报化学专刊教师版第7期总第7期
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