基于手持技術的中和熱測定的實驗創新

連良霞　潘祥泰

摘要：中和熱測定實驗作為高中化學教材中的一個必修的學生實驗。利用手持技術配合自制的教具，實時、快速、直觀地顯示中和反應在反應過程中的溫度變化，并能根據實驗結果較為準確地計算出中和熱值。有助于學生從定性和定量的角度對酸堿發生中和反應過程中的熱效應進行全面深人的理解。

關鍵詞：手持技術；中和熱測定；溫度傳感器

文章編號：1008-0546（2014）04-0091-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一、問題提出

中和熱測定實驗作為高中化學教材中的一個必修的學生實驗，在原人教版第三冊教材和新人教版、蘇教版、魯科版三套教材中均有被列為學生需做實驗，對于訓練學生的實驗技能和創新能力，完成教學目標，有非常重要的作用。

該實驗在操作過程中主要借助中和熱實驗測定裝置利用溫度計來測量反應前后的溫度，運用相應公式計算反應放出的熱量。但在傳統實驗的過程中，需要不斷地讀取溫度計顯示的溫度，實驗時間相對較長，同時對于裝置的要求較高，從實驗測定的數據計算出的中和熱數值與理論值也可能相差較大。在實驗的研究過程中發現借助手持技術可以很好地解決上述問題。

二、實驗研究

1. 儀器及藥品

（1）儀器： 計算機、思邁數據采集器及配套計算機軟件軟件、普通溫度傳感器、簡易量熱器（自制）、50 mL量筒（2個）、濾紙。

（2）藥品： 0.5 mol/L HCl溶液 、0.55 mol/L NaOH溶液。

2. 實驗步驟

（1）簡易量熱器的自制：把2個150mL的一次性紙杯疊在一起，然后放入空的塑料罐（如空茶葉罐）中。在塑料罐蓋子上打個與溫度傳感器一樣大的孔，把溫度傳感器從孔中插入，蓋上蓋子，就制成一個簡易的量熱器。如圖1-圖3所示。

（2）將數據采集器、溫度傳感器、計算機三者相連接。

如圖4所示。

（3）打開“思邁數字化實驗平臺通用”軟件。打開“數據列表”，選擇自動記錄數據的頻率為“1Hz”；

（4）用量筒量取50 mL 0.5 mol/L HCl溶液，將溫度傳感器的探頭插入HCl溶液，待傳感器讀數穩定后，將其對應的HCl溶液的溫度（Thcl）填入表1。

（5）將溫度傳感器從HCl溶液中取出，用蒸餾水清洗干凈，并用濾紙吸干待用。

（6）用另一只量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，倒入簡易量熱器內筒中。用溫度傳感器測量其溫度TNaOH并填入表1。

（7）計算兩種溶液的平均溫度記為T1 填入表1，重復步驟（5）。

（8）將50mL 0.50mol/L HCl溶液倒入裝有NaOH溶液倒入簡易量熱器內筒，迅速蓋上帶有溫度傳感器的量熱器的蓋子，右手點擊“數據列表”中的“開始讀數”按鈕，開始記錄數據，左手手握量熱器外壁，輕輕震蕩，使溶液均勻反應。

（9）當溫度傳感器讀數不再上升時，點擊“停止讀數”按鈕，停止記錄數據，讀取最高溫度記為T2填入表1。然后點擊“分析”按鈕，選擇X軸表示時間，Y軸表示溫度，作出“溫度-時間”曲線。并利用如下公式進行相關計算。

（10）重復步驟（1）-（9）2-3次，把所得數據填入表1，取測量所得數據的平均值作為計算數據。

3. 數據記錄與分析

其中的一次實驗圖像如圖5所示

中和熱計算：

H=-0.418（T2 - T1）/0. 025 kJ/mol=-55.23kJ/mol

教師參考書中給出稀HCl與稀NaOH溶液反應的過程反應放出的熱量與中和熱的理論值（-57.3 kJ/mol），實際測量值為-55.23kJ/mol。相對誤差=（57.3-55.23）/55.23=3.74%。該誤差完在中學階段做中和熱測量實驗的允許范圍之內。

三、創新優點

（1）手持技術系統提供比紅水或水銀溫度計更準確的實驗數據，本簡易量熱器借助手持技術，實時、快速、直觀地顯示稀HCl與稀NaOH溶液在反應過程中的溫度-時間曲線，學生通過曲線更容易判斷溫度的最高點，大大縮短了實驗所需時間。

（2）使用手持技術實驗不只是讓學生簡單地使用該儀器完成實驗操作，更要培訓學生的讀圖、分析和處理數據的能力；既了解了現代實驗技術和手段，又培養了學生的實驗能力，大大提高了學生學習化學的熱情和積極性。

（3）實驗裝置優點： 專業的量熱器精度是高，但結構復雜，價格昂貴；本簡易量熱器材料易得，制作簡單，價格低廉，可以長期使用，經濟實惠，便于推廣。

參考文獻

[1] 葉靜怡 ，倪姍姍.基于手持技術的中和熱測定的實驗創新[J].實驗教學與儀器，2008，（9）endprint

摘要：中和熱測定實驗作為高中化學教材中的一個必修的學生實驗。利用手持技術配合自制的教具，實時、快速、直觀地顯示中和反應在反應過程中的溫度變化，并能根據實驗結果較為準確地計算出中和熱值。有助于學生從定性和定量的角度對酸堿發生中和反應過程中的熱效應進行全面深人的理解。

關鍵詞：手持技術；中和熱測定；溫度傳感器

文章編號：1008-0546（2014）04-0091-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一、問題提出

中和熱測定實驗作為高中化學教材中的一個必修的學生實驗，在原人教版第三冊教材和新人教版、蘇教版、魯科版三套教材中均有被列為學生需做實驗，對于訓練學生的實驗技能和創新能力，完成教學目標，有非常重要的作用。

該實驗在操作過程中主要借助中和熱實驗測定裝置利用溫度計來測量反應前后的溫度，運用相應公式計算反應放出的熱量。但在傳統實驗的過程中，需要不斷地讀取溫度計顯示的溫度，實驗時間相對較長，同時對于裝置的要求較高，從實驗測定的數據計算出的中和熱數值與理論值也可能相差較大。在實驗的研究過程中發現借助手持技術可以很好地解決上述問題。

二、實驗研究

1. 儀器及藥品

（1）儀器： 計算機、思邁數據采集器及配套計算機軟件軟件、普通溫度傳感器、簡易量熱器（自制）、50 mL量筒（2個）、濾紙。

（2）藥品： 0.5 mol/L HCl溶液 、0.55 mol/L NaOH溶液。

2. 實驗步驟

（1）簡易量熱器的自制：把2個150mL的一次性紙杯疊在一起，然后放入空的塑料罐（如空茶葉罐）中。在塑料罐蓋子上打個與溫度傳感器一樣大的孔，把溫度傳感器從孔中插入，蓋上蓋子，就制成一個簡易的量熱器。如圖1-圖3所示。

（2）將數據采集器、溫度傳感器、計算機三者相連接。

如圖4所示。

（3）打開“思邁數字化實驗平臺通用”軟件。打開“數據列表”，選擇自動記錄數據的頻率為“1Hz”；

（4）用量筒量取50 mL 0.5 mol/L HCl溶液，將溫度傳感器的探頭插入HCl溶液，待傳感器讀數穩定后，將其對應的HCl溶液的溫度（Thcl）填入表1。

（5）將溫度傳感器從HCl溶液中取出，用蒸餾水清洗干凈，并用濾紙吸干待用。

（6）用另一只量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，倒入簡易量熱器內筒中。用溫度傳感器測量其溫度TNaOH并填入表1。

（7）計算兩種溶液的平均溫度記為T1 填入表1，重復步驟（5）。

（8）將50mL 0.50mol/L HCl溶液倒入裝有NaOH溶液倒入簡易量熱器內筒，迅速蓋上帶有溫度傳感器的量熱器的蓋子，右手點擊“數據列表”中的“開始讀數”按鈕，開始記錄數據，左手手握量熱器外壁，輕輕震蕩，使溶液均勻反應。

（9）當溫度傳感器讀數不再上升時，點擊“停止讀數”按鈕，停止記錄數據，讀取最高溫度記為T2填入表1。然后點擊“分析”按鈕，選擇X軸表示時間，Y軸表示溫度，作出“溫度-時間”曲線。并利用如下公式進行相關計算。

（10）重復步驟（1）-（9）2-3次，把所得數據填入表1，取測量所得數據的平均值作為計算數據。

3. 數據記錄與分析

其中的一次實驗圖像如圖5所示

中和熱計算：

H=-0.418（T2 - T1）/0. 025 kJ/mol=-55.23kJ/mol

教師參考書中給出稀HCl與稀NaOH溶液反應的過程反應放出的熱量與中和熱的理論值（-57.3 kJ/mol），實際測量值為-55.23kJ/mol。相對誤差=（57.3-55.23）/55.23=3.74%。該誤差完在中學階段做中和熱測量實驗的允許范圍之內。

三、創新優點

（1）手持技術系統提供比紅水或水銀溫度計更準確的實驗數據，本簡易量熱器借助手持技術，實時、快速、直觀地顯示稀HCl與稀NaOH溶液在反應過程中的溫度-時間曲線，學生通過曲線更容易判斷溫度的最高點，大大縮短了實驗所需時間。

（2）使用手持技術實驗不只是讓學生簡單地使用該儀器完成實驗操作，更要培訓學生的讀圖、分析和處理數據的能力；既了解了現代實驗技術和手段，又培養了學生的實驗能力，大大提高了學生學習化學的熱情和積極性。

（3）實驗裝置優點： 專業的量熱器精度是高，但結構復雜，價格昂貴；本簡易量熱器材料易得，制作簡單，價格低廉，可以長期使用，經濟實惠，便于推廣。

參考文獻

[1] 葉靜怡 ，倪姍姍.基于手持技術的中和熱測定的實驗創新[J].實驗教學與儀器，2008，（9）endprint

摘要：中和熱測定實驗作為高中化學教材中的一個必修的學生實驗。利用手持技術配合自制的教具，實時、快速、直觀地顯示中和反應在反應過程中的溫度變化，并能根據實驗結果較為準確地計算出中和熱值。有助于學生從定性和定量的角度對酸堿發生中和反應過程中的熱效應進行全面深人的理解。

關鍵詞：手持技術；中和熱測定；溫度傳感器

文章編號：1008-0546（2014）04-0091-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一、問題提出

中和熱測定實驗作為高中化學教材中的一個必修的學生實驗，在原人教版第三冊教材和新人教版、蘇教版、魯科版三套教材中均有被列為學生需做實驗，對于訓練學生的實驗技能和創新能力，完成教學目標，有非常重要的作用。

該實驗在操作過程中主要借助中和熱實驗測定裝置利用溫度計來測量反應前后的溫度，運用相應公式計算反應放出的熱量。但在傳統實驗的過程中，需要不斷地讀取溫度計顯示的溫度，實驗時間相對較長，同時對于裝置的要求較高，從實驗測定的數據計算出的中和熱數值與理論值也可能相差較大。在實驗的研究過程中發現借助手持技術可以很好地解決上述問題。

二、實驗研究

1. 儀器及藥品

（1）儀器： 計算機、思邁數據采集器及配套計算機軟件軟件、普通溫度傳感器、簡易量熱器（自制）、50 mL量筒（2個）、濾紙。

（2）藥品： 0.5 mol/L HCl溶液 、0.55 mol/L NaOH溶液。

2. 實驗步驟

（1）簡易量熱器的自制：把2個150mL的一次性紙杯疊在一起，然后放入空的塑料罐（如空茶葉罐）中。在塑料罐蓋子上打個與溫度傳感器一樣大的孔，把溫度傳感器從孔中插入，蓋上蓋子，就制成一個簡易的量熱器。如圖1-圖3所示。

（2）將數據采集器、溫度傳感器、計算機三者相連接。

如圖4所示。

（3）打開“思邁數字化實驗平臺通用”軟件。打開“數據列表”，選擇自動記錄數據的頻率為“1Hz”；

（4）用量筒量取50 mL 0.5 mol/L HCl溶液，將溫度傳感器的探頭插入HCl溶液，待傳感器讀數穩定后，將其對應的HCl溶液的溫度（Thcl）填入表1。

（5）將溫度傳感器從HCl溶液中取出，用蒸餾水清洗干凈，并用濾紙吸干待用。

（6）用另一只量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，倒入簡易量熱器內筒中。用溫度傳感器測量其溫度TNaOH并填入表1。

（7）計算兩種溶液的平均溫度記為T1 填入表1，重復步驟（5）。

（8）將50mL 0.50mol/L HCl溶液倒入裝有NaOH溶液倒入簡易量熱器內筒，迅速蓋上帶有溫度傳感器的量熱器的蓋子，右手點擊“數據列表”中的“開始讀數”按鈕，開始記錄數據，左手手握量熱器外壁，輕輕震蕩，使溶液均勻反應。

（9）當溫度傳感器讀數不再上升時，點擊“停止讀數”按鈕，停止記錄數據，讀取最高溫度記為T2填入表1。然后點擊“分析”按鈕，選擇X軸表示時間，Y軸表示溫度，作出“溫度-時間”曲線。并利用如下公式進行相關計算。

（10）重復步驟（1）-（9）2-3次，把所得數據填入表1，取測量所得數據的平均值作為計算數據。

3. 數據記錄與分析

其中的一次實驗圖像如圖5所示

中和熱計算：

H=-0.418（T2 - T1）/0. 025 kJ/mol=-55.23kJ/mol

教師參考書中給出稀HCl與稀NaOH溶液反應的過程反應放出的熱量與中和熱的理論值（-57.3 kJ/mol），實際測量值為-55.23kJ/mol。相對誤差=（57.3-55.23）/55.23=3.74%。該誤差完在中學階段做中和熱測量實驗的允許范圍之內。

三、創新優點

（1）手持技術系統提供比紅水或水銀溫度計更準確的實驗數據，本簡易量熱器借助手持技術，實時、快速、直觀地顯示稀HCl與稀NaOH溶液在反應過程中的溫度-時間曲線，學生通過曲線更容易判斷溫度的最高點，大大縮短了實驗所需時間。

（2）使用手持技術實驗不只是讓學生簡單地使用該儀器完成實驗操作，更要培訓學生的讀圖、分析和處理數據的能力；既了解了現代實驗技術和手段，又培養了學生的實驗能力，大大提高了學生學習化學的熱情和積極性。

（3）實驗裝置優點： 專業的量熱器精度是高，但結構復雜，價格昂貴；本簡易量熱器材料易得，制作簡單，價格低廉，可以長期使用，經濟實惠，便于推廣。

參考文獻

[1] 葉靜怡 ，倪姍姍.基于手持技術的中和熱測定的實驗創新[J].實驗教學與儀器，2008，（9）endprint