1 实验装置设计背景

《离子反应》的教材内容中讲述了电解质、电离等基本概念和基本原理,很多教师都会通过酸、碱、盐水溶液的导电性实验让学生获得电解质及其电离的基础知识和实验基本技能。而对于熔融固体化合物的导电性实验,由于一般的实验条件很难通过加热使化合物熔融,且实验耗时长、成功率低,很多教师选择不做该实验,而是按照教材内容照本宣科生硬地向学生植入熔融固体化合物导电的概念,不利于培养学生敢于质疑、勤于探索的独立思考能力。在初中阶段的化学学习中,学生已经知道酸、碱、盐的水溶液能导电,但是由于缺乏化学键、晶体等内容的相关概念和知识,学生所建立起的物质溶解的概念是模糊的、不科学的,因此对电离概念的建立也会有所阻碍。与此同时,刚刚进入高中的学生,对导电实验更多的是感性认识,所以熔融固体化合物的导电性实验是有必要做的。化学是一门实验科学,其基本原理都是从实验的基础上得来的,也必然能为实验所证明。于是,笔者设计了固体化合物熔融导电实验装置,给教师演示实验或者学生动手验证实验带来帮助。

2 装置的组装

2.1 所需材料

外径为5 mm的石英玻璃管、细铁线、强力磁铁、结构胶、锉刀以及氯化钠、硝酸钾、氢氧化钠等固体化合物。

2.2 装置组装方法

用锉刀截取长约2 cm的石英玻璃管,往玻璃管中填充熔融导电实验用的固体化合物。然后截取2段长3 cm的细铁线,分别从两端紧贴内壁插入填充有化合物的石英玻璃管中,用强力磁铁吸引固定,调整玻璃管中细铁线的位置使其靠近但不接触。最后用结构胶对玻璃管两端进行封装,此时应注意在两端留一个小排气孔,以防装置受热内部压强过大导致破裂。待结构胶固化之后便可移去强力磁铁,完成组装。组装的实验装置如图1所示。

图1 实验装置

3 装置的使用

在进行固体化合物熔融导电实验前,首先将检测导电的仪器(比如电流表、灯泡等)与装置两端电极连接。然后使用普通的防风打火机,将其火焰调至中等强度,对着装置中两电极靠近的部位进行加热,观察实验现象。根据笔者的实践经验,一般加热10～20 s后,固体化合物便会熔融,完成导电性实验。

4 装置的用途及特点

固体化合物熔融导电实验装置体积小巧,易组装,安全性高且实验操作方便。由于装置内的固体化合物用量少,且装置近乎封闭,使其内部受热集中升温快,固体化合物能在短时间内熔融达到实验目的。该装置适用范围广,除了可以实现教材中氯化钠、硝酸钾、氢氧化钠的熔融导电实验外,还能进行其他熔点不是非常高的固体化合物熔融导电实验,能够为教师的实验教学提供帮助。