結(jié)合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)

宋曙波

[摘 要]化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)在各版本教材中尚存在一些不足之處，而采用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)，通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)中和反應(yīng)過(guò)程中溶液溫度的變化，可使實(shí)驗(yàn)更顯科學(xué)性，更具說(shuō)服力。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù) 溫度傳感器 中和熱測(cè)定 改進(jìn)

[中圖分類號(hào)] G633.8 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 16746058（2015）320095

一、不同版本教材的中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)回顧

1.人教版“實(shí)踐活動(dòng)”

（1）在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿碎泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開(kāi)兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒通過(guò)，以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量損失的目的。

（2）用一個(gè)量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記為初始溫度，然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。

（3）用另一量筒量取50mL0.55mol/L氫氧化鈉溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記為初始溫度。

（4）把套有蓋板的溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯（注意不要灑到外面），蓋好蓋板。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合溶液的最高溫度，記為終止溫度。

（5）重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟（2）（3）（4）三次。

2.蘇教版“活動(dòng)與探究”

（1）用量筒量取50mL0.50mol/L鹽酸，倒入簡(jiǎn)易量熱計(jì)中，測(cè)量并記錄鹽酸的溫度（t1）。

（2）用另一量筒量取50mL0.50mol/L氫氧化鈉溶液，測(cè)量并記錄氫氧化鈉溶液的溫度（t2）。

（3）將量筒中的氫氧化鈉溶液迅速倒入盛有鹽酸的簡(jiǎn)易量熱計(jì)中，立即蓋上蓋板，用環(huán)形玻璃攪拌棒不斷攪拌，觀察溫度計(jì)的溫度變化，準(zhǔn)確讀出并記錄反應(yīng)體系的最高溫度（t3）。

（4）假設(shè)溶液的比熱與水的比熱相等，溶液的密度與水的密度相等，忽略量熱計(jì)的比熱，根據(jù)溶液溫度升高的數(shù)值，計(jì)算中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。

3.不同教材的比較

蘇教版和人教版呈現(xiàn)的“中和熱的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)，儀器和藥品略有不同，實(shí)驗(yàn)操作基本相同。

儀器上，蘇教版使用了“簡(jiǎn)易量熱計(jì)”，免去了制作的麻煩，且保證了良好的隔熱保溫效果；人教版的儀器需要事先制作好，關(guān)鍵要保證墊了泡沫塑料（或紙條）之后，小燒杯杯口與大燒杯杯口要相平。

藥品上，鹽酸濃度都是0.50mol/L，氫氧化鈉溶液的濃度略有不同。人教版使用了0.55mol/L氫氧化鈉溶液，比鹽酸稍過(guò)量，保證了酸堿充分反應(yīng)。

操作上，都是使用溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溶液的初始溫度和終止溫度（最高溫度）。反應(yīng)過(guò)程中溫度是變化的，很難準(zhǔn)確判斷出哪個(gè)溫度是最高溫度，且由于溫度變化較小，所以會(huì)帶來(lái)讀數(shù)上較大的誤差。

二、結(jié)合數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)改進(jìn)中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1.試劑與儀器

（1）實(shí)驗(yàn)藥品：0.50mol/LNaOH溶液、0.50mol/LHCl溶液。

（2）儀器：溫度傳感器、簡(jiǎn)易量熱計(jì)、環(huán)形玻璃攪拌棒、量筒（50mL，2個(gè)）、膠頭滴管。

溫度傳感器由溫度探針和傳感器電路構(gòu)成，其溫度敏感元件置于探針的頂端，用于測(cè)量物質(zhì)的溫度。量程為-20℃～+130℃，分度0.1℃。使用方法類似溫度計(jì)，使用時(shí)要讓被測(cè)物體與探針頂端充分接觸。請(qǐng)注意保護(hù)溫度傳感器金屬探針，不能用力拉、壓，或使其處于其他受力狀態(tài)，更不能在堅(jiān)硬物體表面摩擦金屬探針，勿用火焰直接對(duì)金屬探針加熱。

2.實(shí)驗(yàn)操作

（1）用數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器。如出現(xiàn)“找到新的硬件向?qū)А贝翱跁r(shí)，選擇“是，僅這一次”，點(diǎn)擊“下一步”兩次，出現(xiàn)“完成找到新硬件向?qū)А焙簏c(diǎn)擊“完成”，此時(shí)看到數(shù)據(jù)采集器有紅、藍(lán)兩個(gè)指示燈亮，即可正常使用。

（2）雙擊桌面“DIS實(shí)驗(yàn)室6.9”圖標(biāo)，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)軟件系統(tǒng)，點(diǎn)擊“通用軟件”，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別所接入的傳感器，并顯示當(dāng)前溫度值。點(diǎn)擊工具欄中的“計(jì)算表格”圖標(biāo)，打開(kāi)計(jì)算表格窗口。

（3）用量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，將溫度傳感器探針頂端插入溶液中，選擇“手動(dòng)記錄”欄中“點(diǎn)擊記錄”，表格中將會(huì)記錄下NaOH溶液的溫度

（t1）。

用洗瓶沖洗溫度傳感器金屬探針，并用濾紙吸干水分。

（4）用量筒量取50mL0.50mol/LHCl溶液，倒入中和熱測(cè)定器（含環(huán)形攪拌棒）中，將溫度傳感器金屬探