運(yùn)用Corcodile Chemistry模擬中和反應(yīng)中和熱測(cè)定

【摘要】中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)是中學(xué)生需要掌握重要實(shí)驗(yàn)之一，由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)需要定量測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和儀器的要求很高，并且在中學(xué)課堂中實(shí)際的教學(xué)效果不佳，因而開發(fā)一套高效的、精確的實(shí)驗(yàn)方法顯得尤為重要，近幾年模擬軟件在化學(xué)中應(yīng)用逐漸得到一線教師的認(rèn)同，并在實(shí)踐取得一定的成效。本文中Corcodile Chemistry模擬中和熱測(cè)定可為一線教師提供可行的實(shí)踐方案。

【關(guān)鍵詞】中和熱測(cè)定；模擬軟件Corcodile Chemistry

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）07-0179-01

化學(xué)作為自然科學(xué)的一個(gè)分支，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有不可替代的地位和作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分，對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高有著其他教學(xué)方式不可替代的價(jià)值。中和反應(yīng)中和熱測(cè)定是高中生繼配置一定濃度的溶液所面臨的第二個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果直接決定學(xué)生的總體學(xué)習(xí)效果?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件中一個(gè)極其出色的軟件就是Corcodile Chemistry（簡(jiǎn)稱“CC”），筆者就CC軟件模擬中和反應(yīng)中和熱測(cè)定的可行性與課堂效果如何達(dá)到最佳，做出了一些探索性的研究和收獲。

一、CC模擬中和反應(yīng)中和熱測(cè)定的可行性實(shí)驗(yàn)

1.打開軟件，點(diǎn)擊左上角File，選擇New。依次點(diǎn)擊Parts Library→chemicals→Acids，選擇Hydrochloric，拖至空白平臺(tái)，點(diǎn)擊Acids下面Alkalis，選擇Sodium hyroxide。得到50mL1M HCl和50mL1.05M NaOH。（注：氫氧化鈉溶液濃度增加了額0.05mol/L，保證堿稍稍過量，使鹽酸被完全反應(yīng)）接著，依次點(diǎn)擊Parts Library→Glassware→Standard→Beaker（100mL），拖至平臺(tái)空白處。

2.點(diǎn)擊Parts Library→Presentation，選擇Graph拖至操作處。拖動(dòng)Graph左上圓心標(biāo)記至燒杯，點(diǎn)擊Property，選擇temperature。在平臺(tái)中選中Graph，軟件左下角會(huì)顯示其屬性（Properties）。通過Properties，可以調(diào)整X-xais和Y-xais的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度和精度，以便較精確地讀出數(shù)值大小。

3.分別將HCl和NaOH加入燒杯中反應(yīng)，通過控制軟件上面菜單欄中暫停/開始鍵，可以隨時(shí)開始或結(jié)束實(shí)驗(yàn)。然后直接清空燒杯，還原Graph為初始狀態(tài)，可接著做另外一個(gè)濃度的實(shí)驗(yàn)。（注：容器顯示的濃度可點(diǎn)擊直接鍵入數(shù)字修改）。

二、中和熱測(cè)定中待解決的問題與解決設(shè)想

1.教材中設(shè)定的鹽酸和氫氧化鈉溶液的濃度分別是0.5M和0.55M，如果在CC中模擬，這樣的濃度設(shè)定合理嗎？通過模擬計(jì)算得到的數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)中和熱最優(yōu)嗎？基于這樣，通過控制鹽酸和氫氧化鈉溶液的體積為50ml，改變鹽酸的濃度，依次設(shè)定鹽酸的濃度為2M；1M；0.5M；0.1M，氫氧化鈉溶液的濃度依次增加0.05M，分別為第一到四組。

2.中和熱測(cè)定的關(guān)鍵在于溫度的測(cè)量，因而在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，如何減少熱量的損耗，至關(guān)重要。

3.教材中，為了方便計(jì)算，近似認(rèn)為酸和堿溶液的密度與純水的密度一樣，從而利用溶液的體積計(jì)算出質(zhì)量。由于鹽酸和氫氧化鈉溶液的中和反應(yīng)不產(chǎn)生氣體，反應(yīng)前后反應(yīng)體系的混合物質(zhì)量不發(fā)生改變，在CC中用Balance（天平）可以先測(cè)出100ml燒杯的質(zhì)量，這里需要注意地是燒杯的質(zhì)量包含燒杯內(nèi)的空氣的質(zhì)量，可以選中燒杯，選擇清空燒杯的標(biāo)簽，得到真實(shí)燒杯的質(zhì)量m1=19.86g。然后向燒杯中加入依次加入鹽酸和氫氧化鈉溶液，得到混合溶液與燒杯的總質(zhì)量m2，扣掉空燒杯的質(zhì)量，就是混合液體的質(zhì)量m。

三、執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

四、結(jié)果與反思

1.通過與CC模擬實(shí)驗(yàn)中得到混合液體的質(zhì)量比較來看，當(dāng)溶液的濃度比較大時(shí)，其質(zhì)量偏差就越大。因而，若進(jìn)行實(shí)際的中和熱實(shí)驗(yàn)時(shí)，最好將酸堿溶液的濃度控制在較小范圍之內(nèi)。然而在cc模擬實(shí)驗(yàn)中，可以通過軟件中的天平進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。不僅如此，通過觀察表格，ΔH*都小于ΔH，且都小于標(biāo)準(zhǔn)值，這顯然是不校正質(zhì)量所來的后果，這便體現(xiàn)出了CC模擬中和熱測(cè)定的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為教學(xué)實(shí)踐的可能提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)實(shí)證。

2.ΔH值隨著濃度的減小而減小，這里可能的原因是：當(dāng)溶液較稀時(shí)，中和反應(yīng)所提供的熱量很小，很難使混合溶液上升足夠的溫度，測(cè)量時(shí)會(huì)有不小的誤差，因而偏??；當(dāng)溶液濃度較大時(shí)，混合液的比熱容不能用純水的比熱容替代，因而使得計(jì)算值偏大。通過上述一組實(shí)驗(yàn)可以得出鹽酸濃度為1M或在附近濃度時(shí)，計(jì)算值與標(biāo)準(zhǔn)值非常接近，處于能夠容忍的誤差限以內(nèi)。

3.綜上，CC模擬中和熱實(shí)驗(yàn)有著無與倫比的優(yōu)勢(shì)，一則不用直接接觸實(shí)驗(yàn)藥品和裝置，就可以完全使用軟件模擬，因而其所帶來的成本必然會(huì)低，可操作性很強(qiáng)，師生的人身安全也能夠有效地得到保障；二則，從實(shí)驗(yàn)效果來看，只要控制好酸堿溶液的濃度，就能夠模擬出非常好的數(shù)據(jù)，很接近標(biāo)準(zhǔn)值，而且可重復(fù)，保持一致性，課堂效果極佳。

參考文獻(xiàn)

[1]陳遠(yuǎn)嬌，占小紅.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究述評(píng)[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，35（04）：69-73.

[2]林三泰，衷明華.基于手持技術(shù)的“中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)定”教學(xué)設(shè)計(jì)[J].江西化工，2015，（03）：186-187.

[4]蘇翠萍，馬建峰.一個(gè)形象、生動(dòng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件一一Crocodile Chemistry簡(jiǎn)介[J].化學(xué)教育，2008，（12）：54～57.

[5]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書，化學(xué)選修4—化學(xué)反應(yīng)原理，人民教育出版社[M]，4～6.

作者簡(jiǎn)介：徐偉（1992年-）男，，本科學(xué)歷，化學(xué)老師，研究方向：中學(xué)化學(xué)。endprint