數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用案例

高波

摘 要：利用用數(shù)字設(shè)備探究過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)的歷程。通過(guò)pH傳感器、氧氣傳感器，將過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)生成產(chǎn)物的情況形成圖像直觀地體現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程中物質(zhì)的濃度變化情況，同時(shí)體驗(yàn)數(shù)字設(shè)備在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：過(guò)氧化鈉;水;數(shù)字采集器器;pH傳感器;氧氣傳感器

1.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是由“計(jì)算機(jī)+軟件+傳感器+數(shù)據(jù)采集器+傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材”構(gòu)成的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠?qū)⒒瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一些微觀事物、現(xiàn)象通過(guò)數(shù)據(jù)圖像等直觀形式表現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，可以拓寬探究學(xué)習(xí)的覆蓋面，使化學(xué)探究活動(dòng)的層面更深更廣。筆者通過(guò)數(shù)字化設(shè)備探究Na2O2與H2O反應(yīng)的歷程。

2.利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備探究Na2O2與H2O反應(yīng)的歷程

2.1教材中的實(shí)驗(yàn)

關(guān)于人教版高中化學(xué)教材[1]上的反應(yīng)裝置、步驟等。筆者認(rèn)為：該裝置簡(jiǎn)單，操作方便，現(xiàn)象明顯。但由于試管敞口放置，生成的氧氣擴(kuò)散較快，帶火星的木條不容易復(fù)燃，最重要的是教材中并未對(duì)酚酞溶液滴入后“先變紅后褪色”現(xiàn)象有任何闡述或解釋。

2.2利用數(shù)字設(shè)備探究反應(yīng)的本質(zhì)

筆者結(jié)合數(shù)字化設(shè)備，對(duì)過(guò)氧化鈉與水的反應(yīng)歷程進(jìn)行探究。

2.2.1實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

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

2.2.2實(shí)驗(yàn)步驟

（1）測(cè)量反應(yīng)過(guò)程溶液pH的變化

組裝儀器：數(shù)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(shù)據(jù)：向盛有水的燒杯中加入少量過(guò)氧化鈉粉末，觀察pH變化如表1所示。

（2）測(cè)量反應(yīng)過(guò)程中氧氣濃度變化

組裝儀器：電腦連接數(shù)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(guò)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(shí)，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(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生大量氣泡，氧氣濃度持續(xù)上升（大于40%）

2.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)論

過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鈉和氧氣，中間產(chǎn)物為過(guò)氧化氫。

總結(jié)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用在高中化學(xué)教學(xué)上，是課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代教育技術(shù)的深度融合。以數(shù)字化實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，可以拓寬探究學(xué)習(xí)的覆蓋面，使化學(xué)探究活動(dòng)的層面更深更廣，并且更容易得到有價(jià)值的信息。例如：利用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)探究分子間作用力與氫鍵[2]，探究溫度改變對(duì)鐵鹽水解程度的影響[3]等。一線教師和學(xué)生都應(yīng)該積極的思考與行動(dòng)，爭(zhēng)取使數(shù)字化實(shí)驗(yàn)技術(shù)在高中化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮更大的功能和作用。

參考文獻(xiàn)

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

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[3]陳琛.數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].化學(xué)教育（中英文），2015（1）：29-33