數字化實驗設備在化學教學中的應用案例

高波

摘 要：利用用數字設備探究過氧化鈉與水反應的歷程。通過pH傳感器、氧氣傳感器，將過氧化鈉與水反應生成產物的情況形成圖像直觀地體現反應過程中物質的濃度變化情況，同時體驗數字設備在化學實驗中的優點。

關鍵詞：過氧化鈉;水;數字采集器器;pH傳感器;氧氣傳感器

1.數字化實驗設備的優點

數字化實驗系統，是由“計算機+軟件+傳感器+數據采集器+傳統實驗器材”構成的新型實驗系統，能夠將化學實驗過程中一些微觀事物、現象通過數據圖像等直觀形式表現，激發學生學習興趣，可以拓寬探究學習的覆蓋面，使化學探究活動的層面更深更廣。筆者通過數字化設備探究Na2O2與H2O反應的歷程。

2.利用數字化實驗設備探究Na2O2與H2O反應的歷程

2.1教材中的實驗

關于人教版高中化學教材[1]上的反應裝置、步驟等。筆者認為：該裝置簡單，操作方便，現象明顯。但由于試管敞口放置，生成的氧氣擴散較快，帶火星的木條不容易復燃，最重要的是教材中并未對酚酞溶液滴入后“先變紅后褪色”現象有任何闡述或解釋。

2.2利用數字設備探究反應的本質

筆者結合數字化設備，對過氧化鈉與水的反應歷程進行探究。

2.2.1實驗儀器和藥品

電腦（附軟件），數字采集器，pH傳感器，氧氣濃度傳感器，鐵架臺，燒杯，圓底燒瓶，藥匙，過氧化鈉，二氧化錳，水

2.2.2實驗步驟

（1）測量反應過程溶液pH的變化

組裝儀器：數字采集器連接電腦和pH傳感器，將pH傳感器插入盛有少量水的燒杯中。

采集pH數據：向盛有水的燒杯中加入少量過氧化鈉粉末，觀察pH變化如表1所示。

（2）測量反應過程中氧氣濃度變化

組裝儀器：電腦連接數字采集器和氧氣濃度傳感器，將氧氣濃度傳感器插入盛有少量過氧化鈉粉末的干燥圓底燒瓶中。

采集氧氣濃度變化：向圓底燒瓶中加入少量水，觀察氧氣濃度變化，待氧氣濃度幾乎不變時，取出氧氣傳感器，再向圓底燒瓶中加入少量二氧化錳粉末，觀察氧氣濃度變化如表2所示。

2.2.3實驗現象

pH變化：未加Na2O2水的pH為7.17，加入Na2O2后溶液pH升至11.45。

氧氣百分含量變化：加水之前圓底燒瓶中氧氣濃度為20.9%，加入水以后產生氣泡，氧氣濃度上升至27.2%，取出氧氣傳感器氧氣濃度下降至21.2%。加入二氧化錳后，溶液中又產生大量氣泡，氧氣濃度持續上升（大于40%）

2.2.4實驗結論

過氧化鈉與水反應產生氫氧化鈉和氧氣，中間產物為過氧化氫。

總結

數字化實驗應用在高中化學教學上，是課堂教學、實驗教學與現代教育技術的深度融合。以數字化實驗為基礎，可以拓寬探究學習的覆蓋面，使化學探究活動的層面更深更廣，并且更容易得到有價值的信息。例如：利用數字化實驗探究分子間作用力與氫鍵[2]，探究溫度改變對鐵鹽水解程度的影響[3]等。一線教師和學生都應該積極的思考與行動，爭取使數字化實驗技術在高中化學教學中發揮更大的功能和作用。

參考文獻

[1]化學課程教材研究開發中心，宋心琦，等.化學1.3版.北京：人民教育出版社，2007：55-56

[2]徐惠.以數字化探究實驗引領“分子間作用力”教學[J].化學教育（中英文），2017，38（15）：20-23

[3]陳琛.數字化手持技術實驗在高中化學課堂教學中的應用研究[J].化學教育（中英文），2015（1）：29-33