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在初高中教材中均有安排。此实验仪器在初验，
科学和高中化学教学仪器配备标准中均中化学、
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
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
。
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
。
图2溶液导电性的模拟测量和数字（量化）测量
B、C，图中溶液A、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
那么溶液A和B的导电能力同化）为五个台阶，
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。
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。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
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
不安全，而且没有必要。要使用220V电网电源，
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
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EducationalEquipmentAndExperimentVol．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。
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。
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
设置校验挡，再依次测量在相同条表加转换开关，
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。
溶液导电演示器（教师演示实验用）电路如
mA为10mA电流表；S－换挡开关；图3a，图中，
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
mA为10mA电流组实验用）电路如图3b，图中，
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）
。
槽的深度相同，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。
然后将开关闭合至A挡记下A溶液的电流
C、D、E溶液的电流值，值，再依次分别测量B、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
C、D、E溶液溶液的电流值，再依次分别测量B、
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）
表1
溶液名称盐酸氢氧化钠氯化钠氨水醋酸
浓度0．1mol/L0．1mol/L0．1mol/L0．1mol/L0．1mol/L
实验测试结果
《溶液导电演示器》《溶液导电实验器》直流6V电流值mA直流3V电流值mA
5．564．93．82．2
23．61．610．6
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，校验挡很实现了相对比较的可比性和说服力。有必要，
（收稿日期：2012-09-01）
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
《教学仪器与实验》第28卷2012年第12期
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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在初高中教材中均有安排。此实验仪器在初验，
科学和高中化学教学仪器配备标准中均中化学、
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
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
。
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
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图2溶液导电性的模拟测量和数字（量化）测量
B、C，图中溶液A、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
那么溶液A和B的导电能力同化）为五个台阶，
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。
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。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
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
不安全，而且没有必要。要使用220V电网电源，
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
·10·
EducationalEquipmentAndExperimentVol．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。
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。
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
设置校验挡，再依次测量在相同条表加转换开关，
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。
溶液导电演示器（教师演示实验用）电路如
mA为10mA电流表；S－换挡开关；图3a，图中，
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
mA为10mA电流组实验用）电路如图3b，图中，
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）
。
槽的深度相同，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。
然后将开关闭合至A挡记下A溶液的电流
C、D、E溶液的电流值，值，再依次分别测量B、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
C、D、E溶液溶液的电流值，再依次分别测量B、
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）
表1
溶液名称盐酸氢氧化钠氯化钠氨水醋酸
浓度0．1mol/L0．1mol/L0．1mol/L0．1mol/L0．1mol/L
实验测试结果
《溶液导电演示器》《溶液导电实验器》直流6V电流值mA直流3V电流值mA
5．564．93．82．2
23．61．610．6
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，校验挡很实现了相对比较的可比性和说服力。有必要，
（收稿日期：2012-09-01）
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
《教学仪器与实验》第28卷2012年第12期
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