实验六新型实验技术的应用

实验六新型实验技术的应用实验6-1利用微型实验仪器电解水实验设计实验目的1.理解在不同电解质溶液环境中电解水的原理规律；2.探究微型实验仪器电解水过程中电极变化原因。实验原理用大头针〔镀镍〕作电极电解水，稀硫酸，氢氧化钠，硫酸钠的原理实际上是电解水的原理。电极不参与反响时电解水的电极反响方程式如下：酸性碱性阴极：QUOTEQUOTE阳极：QUOTEQUOTE假设大头针外部的镀层破损，电极变成铁电极，那么阳极反响变为：QUOTE在碱性或者中性条件下，亚铁离子不稳定，于是发生：实验过程【实验仪器与试剂】仪器：多用滴管、井穴板、低压电源、大头针〔外表镀镍〕、肥皂水、火柴、试剂：去离子水、Na2SO4溶液〔0.5mol/L〕、NaOH溶液〔0.5mol/L〕、H2SO4溶液〔0.5mol/L〕【实验装置】【实验步骤】用多用滴管中分别吸取去离子水，Na2SO4溶液〔0.5mol/L〕、NaOH溶液〔0.5mol/L〕、H2SO4溶液〔0.5mol/L〕，插入两根大头针作为电极、连接低压电源，观察现象；当多用滴管中产生较多气泡时，将滴管尖嘴插入井穴板中盛有的肥皂水中，用火柴点燃吹起的肥皂泡；实验一段时间后，观察电极〔大头针〕的变化。【实验记录】电解水实验现象实验解释电极溶液肥皂泡负极：气泡比正极多，整体产生气泡的速度较慢，随时间推移，水逐渐变黄。正极：有气泡产生。溶液逐渐变黄肥皂泡产生速度较慢，但点燃没有明显的爆鸣声。阴极的反响：阳极的反响：产生的气泡比拟少没有爆鸣声电解氢氧化钠〔2摩尔/升〕实验现象实验解释电极溶液肥皂泡两极都有气泡产生，产生阳极大头针处有红褐色沉淀产生。溶液颜色没有明显变化，电解后的溶液温度升高肥皂泡产生速度较快，但点燃有明显的爆鸣声。阴极的反响：阳极的反响：因此能看到红褐色沉淀电解氯化铜溶液〔1摩尔/升〕阴极上有铜析出，阳极附近溶液由绿色变成棕黄色，通往肥皂水后无气泡产生。实验现象实验解释电极溶液肥皂泡两极都有气泡产生。阴极上有铜析出，阳极附近溶液由绿色变成棕黄色↓阳极附近溶液由绿色变成棕黄色通往肥皂水后无气泡产生阴极的反响：Cu2++2e-=Cu

阳极的反响：2Cl-—2e-=Cl2电解总反响：Cu2++2Cl-=Cl2+Cu四、问题与探究由上述实验现象可知：1.电解去离子水，由于其中可自由移动的离子数量少，因此速率很慢，看不到明显有气泡产生现象。2.参加稀硫酸、硫酸钠、氢氧化钠等强电解质溶液，溶液导电性大大增强，有明显的电解现象。此时溶液中放电的离子仍是H+、OH-，电解的物质仍然是水。3.在我们实验中，由于使用的大头针镀层破损，铁与电解液直接接触，在电解水过程中铁质大头针在阳极被氧化为亚铁离子，在碱性或中性条件下，被空气继续氧化成三价铁离子，并结合氢氧根离子，最终变成氢氧化铁红褐色沉淀，由于量较少，故呈棕黄色。电解过程中产生氢气与氧气，因此能吹起肥皂泡，并由于氢气不纯，所以点燃肥皂泡会发生清脆响亮的爆鸣声。从上述实验我们可以看到微型化学实验具有“实验仪器微型化〞和“试剂用量节约化〞两个根本特征，因此仪器价格相对低廉、实验较易于成功，过程较为环保、不会造成危险。所以应用微型化学实验有利于激发学生学习化学的兴趣、培养学生的环保意识和绿色化学观念、培养学生的动手能力和观察能力、培养学生的创造性思维能力和探究能力等。但在本实验中，由于气体混合在一起，我们无法证明有氧气产生，也无法证明可燃性气体是氢气，也无法对阴阳极产生的氧气与氢气进行定量比拟。这是一个值得继续探讨的问题。实验6-2手持技术在实验教学中的应用研究【实验题目】利用手持技术研究酸碱中和反响pH的变化规律【实验目的】教学研究目的将手持技术应用于研究性学习，既表达了新一轮根底教育改革的思想和理念，又符合学生学习的认知规律。依据教育学以及教育心理学的理论，通过对学生运用手持技术进行研究性学习的心理机制的研究，探讨如何充分发挥手持技术的优势，将其作为强有力的认知工具应用于研究性学习中。通过手持实验的操作，掌握手持实验技术并运用于化学实验中提高学生科学探究和解决问题的能力。本次实验目的1.学会利用手持技术测量中和反响pH的变化。2.理解手持实验技术在实验教学中的应用原理3.通过手持实验的操作，掌握手持实验技术并运用于化学实验中4.利用手持技术研究酸碱中和反响pH的变化规律二、实验原理手持实验技术是一套先进的便携式数据采集系统，可以利用对许多自然现象和科学进行探究性学习。手持实验技术主要由两局部组成：数据采集器和传感器。传感器是一系列根据一定的物理化学原理制成的物理化学量的感应器具，它们能把外界环境中的某个物理化学量的变化以电信号的方式输出，再经数据模拟装置转化成数据或图表的形式在数据采集器显示并存储起来。三、实验过程1.【实验仪器与试剂】数据采集器pH传感器、磁力搅拌器、磁力搅拌子、酸式滴定管、100mL烧杯；0.1mol/L氢氧化钠溶液、0.1mol/L醋酸溶液、0.1mol/L盐酸。2.实验装置图图一图二图三3.实验步骤量取25mL氢氧化钠溶液〔0.1mol/L〕于100mL烧杯中；酸式滴定管用0.1mol/L盐酸润洗，装液，调零；翻开磁力搅拌器，设置软件，开始记录数据的同时翻开酸式滴定管活塞，控制滴加速度稳定；待参加盐酸与氢氧化钠溶液体积比约为1：1，停止数据记录，关闭酸式滴定管活塞、磁力搅拌器，撤除并清洗仪器。本次实验中，进行了三次滴定，前两次用盐酸滴定，第三次用醋酸滴定。4.实验记录第一次用盐酸滴定——图1pH-时间变化曲线第二次用盐酸滴定——图2pH-时间变化曲线第三次用醋酸滴定图3pH-时间变化曲线四、问题与探究如图1所示，在第260秒左右pH发生了突跃，从1变为7。如图2所示，在第135秒左右pH发生了突跃，从1变为7。如图3所示，在第83秒左右pH发生了突跃，从3.3变为7，图中B-C段溶液pH变化不均匀可能是由于磁振子转动过程中对pH探头有影响，较好的突跃应该是较平滑的。以往的滴定实验都只是定性试验，我们只能通过滴加指示剂，通过溶液颜色的变化来说明pH发生突变，只能知道化学计量点附近溶液颜色从无色到淡红色再到红色，从而说明化学计量点的存在。但学生无法知道中和滴定过程中具体的pH值变化、滴定前后溶液中各种粒子浓度变化，无法对化学计量点附近的突跃进行理性认识。现在通过pH传感器，利用手持技术，不仅操作方便简单，在学生保持对实验的感性认识的同时，还可以让学生观察到溶液在整个滴定过程中具体pH数值的变化情况，让学生对化学计量点附近的突跃进行理性认识。五、实验后的自我反思与评价目前我们所提出的探究性实验，是以学生为课堂和实践活动中的主体，教师引导学生探讨或师生共同探索，这为手持技术应用于中学实验提供了广阔的平台。除此之外，手持技术在中学化学实验中的应用可以使实验更加现代化。化学实验不仅在实验室进行，还可以在户外等场所随时随地进行。一些在传统实验室无法实施的实验也可顺利进行；一些难于理解的科学概念和原理，借助于手持技术的实验变得容易认知。此外，在实验结果上，仪器会自动显示给学生清晰的实验结果而不需进行复杂的数据处理工作。实验的综合化不仅表达在实验手段上，同时也表达在实验内容上。实验手段的综合化主要是指在手持技术实验中，应用了不同的实验仪器、装置，具有广泛性和综合性。计算机、数