化学教育2012年第6期
利用琼脂创新中学化学实验几例’
徐惠”
(江苏省苏州中学215007)
摘要琼脂具有独特性质。介绍了利用琼脂创新几例中学化学实验的具体做法，包括演示胶
体性质、演示离子的迁移、电解水实验、演示金属的吸氧腐蚀等。
关键词琼脂中学化学实验胶体性质离子迁移电解水吸氧腐蚀
琼脂安全、无毒，是中学化学实验室常见物
质。本质上来看它是一种固一液分散系统，其中分
散相粒子通过氢键、疏水相互作用、范德华引力、
离子桥接、缠结或共价键等相互作用连接而形成连
续的三维网，网中充满了大量的连续液相水[1]。这
种独特的结构，使得琼脂不像连续液体那样完全具
有流动性，也不像有序固体具有明显的刚性。因而
琼脂是一种似液体非液体，似固体又非固体，介于
固体和液体之间的特殊介质。利用琼脂的独特性质
将其作为介质应用于某些中学化学实验可以收到意
想不到的效果。
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。
圈1氢氯化铁胶体、硫酸铜溶液、三氯化铁
溶液在琼脂凝胶中静置12h对比
首先将按每100mI。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12
h后可发现溶液能在琼脂中扩散，而胶体不扩散，
见图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。
群誉
圈2琼脂凝胶上演示的爵子迁移
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100mL1
mol／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
-中国化学会化学教育委员会基础教育“十一五”重点课题“微型化学实验的趣味性与探究性研究”(HJ2008-0006)；全国教育科学
“十一五”规划年度教育部规划课题“中学新课程微型化学实验的研究与实践”(FHB070384)的部分成果
通讯联系人，E-mail：xuhui0510@gmail．com
万方数据
2012年第6期化学教育
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Cr暖一分别向
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，见图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一)。利用琼
脂作为介质可以“固定”住生成的OH一，且能清
晰追踪0H一的扩散方向。
在80mI，1mol／I。NaCI溶液中加人0．5g固
体琼脂，加热使琼脂溶解。待琼脂全部溶解后，在
琼脂液中滴人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100
mL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一。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0H一在正极生
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。
图3琼脂中进行的水电解实验
如图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／I。由硝酸钾溶液、洗洁精液和紫
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10
min。可以观察到阴极洗洁精液产生的气泡高度约
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一、
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。
5结语
琼脂的独特性质，使得其在中学化学实验，尤
其是电化学实验中有着不俗的表现。先前已有一些
研究者注意到了琼脂的特性设计了利用琼脂制作
“美丽金属树”的实验[3]以及在凝胶中的趣味电解
实验Ⅲ和电泳实验[5]。此外，国内文献中鲜有关于
琼脂深层次应用的报道，希望我们的以上尝试能给
后续研究者～些借鉴与启发，开发出更多更好的中
学化学实验。
参考文献
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万方数据
利用琼脂创新中学化学实验几例
作者：徐惠
作者单位：江苏省苏州中学215007
刊名：化学教育
英文刊名：ChineseJournalofChemicalEducation
年，卷(期)：2012,33(6)
参考文献(5条)
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