用简单的实验说明水能发生微弱的电离
时间:2014-07-20 15:47 来源:未知 作者:陈爱玉 点击:次 所属专题: 水的电离
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前不久,有机会听了福州一中陈曦老师给高二学生讲“水的电离”。陈老师利用学生熟悉的饮用瓶装矿泉水、纯净水和万用表,引导学生观察演示实验,通过师生互动讨论,深入浅出地让学生认识了水的电离特点,建立了“水是极弱电解质”和“水的离子积”的概念。
陈老师首先配合关于水是否具有导电能力问题的讨论,使用灵敏度比较大的万用表,先后测定矿泉水、纯净水的电阻值,让学生读取并比较测定的数值,通过讨论,得出有关结论。通过实验,学生清晰地感知纯净水的电阻值很大(达数十千欧),导电能力及其微弱,而矿泉水中溶解有微量离子(可以从它的标签中了解含有的离子及其浓度,实际上可以说是极稀的电解质水溶液),电阻大大下降,导电能力大大增强。纯净水有很大的电阻率,但电阻值并非无限大,虽然纯净水导电能力及其微弱(可以认为几乎不导电),可见纯净水中仍然含有微量的离子。即水分子可以电离出微量得氢离子和氢氧根离子,水的电离程度很小很小。而矿泉水,因为含有溶解得微量的电解质,离子浓度增大了。电阻率和纯净水相比,就大多了。
在讲解了水的离子积常数之后,陈老师又使用万用表,先后测定常温下、加热到接近沸腾的纯净水的电阻值,让学生读取并比较测定的数值,作出有关结论。学生通过实验观察、讨论,清晰地认识到,温度升高纯净水的电阻减小,但是电阻还是很大,仍达数千欧)。说明,水的电离程度、水得离子积随温度升高增大。
有人怀疑,温度升高,水分子的热运动加剧,是否会像金属导体那样使电阻增大?更精确的实验测定,可以知道纯化的水的电导率是随温度升高而增大的。如,25℃、100℃时,其电导率分别是5.1、10.2 MS/cm。
由于电阻测定实验中,电压大小、电极面积、两个电极的距离,电极和导线的电阻大小等因素,都会影响所测得的电阻值大小。因此,使用的万用表做电阻测定实验,要注意选择所用的万用表的型号(灵敏度、电源的电压大小等),进行阻值比较实验时,使用的水量,万用表表笔浸没水中的长度、两个表笔的距离等条件要保持一致。测定热水的电阻,电笔浸在水中得时间要短,避免电笔和导线温度升高,影响测定结果。
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