数字化实验在探究氢氧化钠性质中的应用 论文

数字化实验在探究氢氧化钠性质中摘要：随着教育信息化步伐的迈进，数字化DIS实验）已悄然进入中学化学实验分析近几年全国高考试题，不”已成为高考必考题型。高考对中因而数字化实验题也就成为近几年全国各地中考考查的新趋势。初中化研究数字化实验在初中化学教学中的具体应用，已成为初中化学教师教育信息化的基本要求。关键词：初中化学，氢氧化钠，数字化实验，应用引言：数字化实验直观、方便、高效，它主要是利用温pH传感器O2浓度传感器CO浓度传感器等进行数据采集，再将实验数据以坐标曲线图现象可视化。数字化实验在初中化学教学中的应用，有利于培养学生对数据进行准确的提升学生的实验探究能力和培养学生研究性学习的精神。初中化学教师要将数字化实验的教学中，以推动初中化学教学的转变与革新。传统化学实验教学中，教师只能引导学生观察实验现象，再启发学生根据看到的现象去分析，从而得出结论。但是由于缺乏过程的呈现和精确的数据做支撑，对学生探究思维的培养不够严谨。数字化实验可以通过信息技术手段解决传统实验无法解决的问题，既可以将实验过程完整地呈现给学生，还可以实现化学实验中许多定量的氢氧化钠是一种重要的化学物质，是初中化学知识的重点和难点，在全国各地的化学中考试题中更是层出不穷。下面以探究氢氧化钠性质的专题学习为例，浅析数字化实验在初中化学教学中的具体应用。一、利用数字化实验探究氢氧化钠溶于水九年级化学教材中，探究“溶解时的吸热或放热现象”给出的方案是，用温度计测量NaCl、NHNO和NaOH三种固体在一定量的水中溶解前后的温度，传统教学中，教师一般通过演示实验，让学生定性的认识到物质溶解过程中溶液温度的变化，但是学生对于实验过程中温度变化的趋势以及温度升降的具体原因却并未给予具体的分析。这样既不利于学生对化学实验的学习，也不利于初中化学教学质量的提高。利用数字化实验探究NaCl、NHNO和NaOH三种固体溶于水时的能量变化，教师只要将温度传感器分别置于盛有等量水的烧杯中，随着NaCl、NHNO和NaOH三种固体分别加入，计算机屏幕上将同时出现三条变化趋势不同的实验曲线，并且在表格中实时显示出温度的具体数据。教师引导学生通过观察图像，进行合理的定量分析，得出这三种物质溶解过程中吸热或放热引起的温度变化趋势，快速得出物质在溶解时热量变化的规律。同时还可以进一步培养学生的观察能力和数据分析能力。教师可以减少过利用节约出来的时间，结合具体的试题帮助学生强化理解并及时巩固，从而提高课堂教学的有效性。二、利用数字化实验探究氢氧化钠与二氧九年级化学教材中，有关“氢氧化钠化学性质”的探究过于简化，特别是“氢氧化钠与二氧化碳的反应”，几乎是直接抛出结论的灌输式学习，忽视了学生的主体作用。学生对氢氧化钠与二氧化碳是否真的能够发生化学反应往往会产生怀疑。鉴于此，教师可借助温度传感器、压强传感器、CO浓度传感器以及pH传感器，让学生能看到CO与氢氧化钠溶液反应过程中各种物理量的变化过程，使原本无明显现象产生的化学反应的现象能够数据化、可视化。1.探究反应过程中温度、压强以及二氧化碳含量的变化演示实验：取装有二氧化碳气体的A、B两个四口圆底烧瓶，每个四口烧瓶均连接温度传感器、压强传感器和CO浓度传感器，向A和B两个四口瓶中分别注入相等体积的水和氢氧化钠溶液，利用传感器精准测量温CO含量的变化，观察现现象（如图1、2、3）：B中（二氧化碳气体中注入氢氧化钠溶液）对应的数据曲线（图中黒色曲线）显示，反应结束后四口瓶中：温度曲线明显上升，压强和CO的含量曲线明显下降；A中（二氧化碳气体中注入水）对应的数据曲线（图中红色曲线）显温度、压强和CO的含量均变化不大。对比分析图中曲线的变化，便可得出结论：二氧化碳和氢氧化钠溶液的确能发生化学反应，而且该反应是放热反应。2.探究反应过程中溶液酸碱度（pH值）的变化学生实验：将电脑、数据采集器和pH传感器用导线相连，打开软件；用小烧杯取10m氢氧化钠溶液，并滴加两滴无色酚酞试液，将pH传感器放入其中，开始实验；同时制取CO气体，并将生成的二氧化碳气体导入氢氧化钠溶液中，观察现象。现象（如图4）：滴加无色酚酞溶液变红，向氢氧化钠溶液中通入二氧化碳的过程中溶液的红色无明显变化，但酸碱度pH值）的曲线随反应的进行逐渐下降，但始终大7。从曲线的起点、终点以及变化趋势分析，不难得出：二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了化学反应，随着反应物中氢氧化钠逐渐被消耗，所以溶液的pH值逐渐减小，但始终大于7，同时也说明反应生成的碳酸钠溶液也呈碱性。三、利用数字化实验探究氢氧化钠与稀九年级化学教材中，在探究“酸和碱的中和反应”时，教材中给出的方案是：在氢氧化钠溶液中滴入几滴酚酞溶液，借助指示剂的变色，判断出能使酚酞变红色的氢氧化钠，随着盐酸的不断滴入，逐渐被消耗完，从而证明氢氧化钠与稀盐酸发生了为了让学生更加深入地探究中和反应，更清晰地DIS技术，利用数字化实验对教材中的实验进行优化设计，将数字化实验中的pH传感器和温度传感器应用于更深层次的探究“酸和碱的中和反应”，学生从简单的颜色感知，过渡到具体的数据曲线，不仅知道了氢氧化钠与稀盐酸能发生反应，还清楚地认识了酸和碱的中和反应；更在数据收集、分析以及解决问题等能力方面得到了锻炼和提升，是初中学生化学学习上一次质的飞跃。1.稀盐酸滴入氢氧化钠溶液中，溶液酸碱度的变化（如图6）分析：原溶液（氢氧化钠溶液）的pH值大于7，随着稀盐酸的逐滴滴入，溶液的pH值逐渐减小，直至稀盐酸过量，最终pH值小于7；当pH值等于7时，稀盐酸与氢氧化钠恰好完全反应，溶液呈中性，稀盐酸和氢氧化钠溶液发生了中和反应。2.氢氧化钠溶液滴入稀盐酸中，溶液酸碱度的变化（如图7）分析：原溶液（稀盐酸）的pH值小于7，随着氢氧化钠溶液的逐滴滴pH值逐渐增大，直至氢氧化钠溶液过量，最终pH值大于7；当pH值等于7时，氢氧化钠与稀盐酸恰好完全反应，溶液呈中性，稀盐酸和氢氧化钠溶液发生了中和反应。分析：盐酸和氢氧化钠发生中和反应过程中，比较酸碱度和温度变化的曲线（如图8），pH值等于7时，温度最高，可知，酸碱中和反应是放热反应，当pH等于7时，反应结束，温度达到最高值，随后再滴入溶液，温度逐渐降低。在初中化学教学中，应用数字化实验来探究氢氧化钠的性质，轻松达成课堂“教”与“学”的三维目标，也为学生构建起解决数字化实验题的基本思路：①直接读出坐标中的两个变量（横、纵坐标）之间的变化关系（关注起点、终点及变化趋势）；②对多个变化曲线，要对比它们之间的关系；③结合化学反应过程，形成对变化规律的认识。切实培养了学生的定量分析能力和科学探究的精神。结束语初中化学教师要紧跟教育信息化的步伐，竭力将数字化实验在教学中更好地应用和推广。培养学生通过“现象—实验—数据—分析—结论”的方式进行探究式学习，为了学生的发展，数字化实验在初中化学