基于手持技術(shù)的二元弱酸鹽離子平衡實驗設(shè)計

龔迪 黃香 王真真 畢建洪

【摘要】：“二元弱酸鹽溶液離子平衡”是高中選修四化學(xué)反應(yīng)原理第三章中的內(nèi)容，屬于抽象性知識領(lǐng)域，學(xué)生掌握這一類知識點較為吃力，相應(yīng)的，教師教學(xué)也較為困難。本文選取鄰苯二甲酸氫鉀溶液隨著加入酸堿后溶液的pH變化作為實驗案例，利用手持技術(shù)實驗，使抽象知識直觀化方便課堂教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】：手持技術(shù);離子平衡;實驗設(shè)計

“二元弱酸鹽溶液離子平衡”是高中選修四的內(nèi)容，涉及水解和電離平衡，是本章的重點內(nèi)容。“二元弱酸鹽溶液離子平衡”知識點是抽象性知識點，對學(xué)生思維要求較高，僅利用傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)的話，學(xué)生理解起來有一定的困難，為幫助學(xué)生更好的掌握該部分內(nèi)容，本文利用手持技術(shù)實驗選取兩個實驗案例進(jìn)行實驗教學(xué)案例設(shè)計，以期對教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供一定幫助。

一、實驗用品及原理

鄰苯二甲酸氫鉀（potassium acid phthalate）固體，濃鹽酸，去離子水， 0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L氫氧化鈉和鹽酸溶液，數(shù)據(jù)采集器（LabQuest mini data interface system），pH傳感器（pH sensor），計算機(jī)及配套軟件，磁力攪拌器（magnetic stirring apparatus），兩用滴定管。

實驗原理：

實驗裝置圖同圖1。

二、實驗過程

1）配制0.05mol/L鄰苯二甲酸氫鉀溶液，連好裝置，打開軟件。

2）分別取兩份100mL去離子水、鄰苯二甲酸氫鉀溶液倒入四個燒杯中。

3）將pH傳感器依次放入兩種溶液中（每次放入前校準(zhǔn)傳感器），向兩用滴定管裝滿0.1mol/L NaOH，開始滴定時，同時點擊軟件的啟動按鈕記錄實驗數(shù)據(jù)。

4）步驟同上，鹽酸滴定溶液。

三、實驗數(shù)據(jù)及分析

實驗曲線圖如右圖2，

數(shù)據(jù)分析：分析滴加堿的一組數(shù)據(jù)可知，兩種等體積的溶液在加入相同量的氫氧化鈉后，pH變化顯著不同，說明兩種溶液對于加入的堿的緩沖效果不同，其中去離子水明顯對于加入的氫氧化鈉無緩沖能力，而鄰苯二甲酸氫鉀溶液能有效對加入的氫氧化鈉溶液產(chǎn)生緩沖作用，這是因為鄰苯二甲酸氫鉀溶液能夠與堿發(fā)生反應(yīng)。相應(yīng)的，通過分析滴加酸的一組數(shù)據(jù)我們得知，加酸時，去離子水溶液的pH呈直線下降，說明其對加入的鹽酸溶液無緩沖作用，而鄰苯二甲酸氫鉀溶液能有效對加入的鹽酸溶液產(chǎn)生緩沖作用，而且，通過實驗圖像以及數(shù)據(jù)分析可知，鄰苯二甲酸氫鉀溶液的緩沖能力位于4.6-8.8。

綜上，在高中化學(xué)知識中，選修四的知識主要是講述某個化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)原因、原理是什么，對學(xué)生來說具有挑戰(zhàn)性，本文中摒除以前的傳統(tǒng)教學(xué)方式，用時代前沿技術(shù)手持技術(shù)實驗與傳統(tǒng)教學(xué)方式結(jié)合，有效鍛煉學(xué)生實驗?zāi)芰?，掌握前沿技術(shù)的操作方法，能夠培養(yǎng)出順應(yīng)時代需要的人才。

【參考文獻(xiàn)】：

【1】朱楠. 手持技術(shù)在中學(xué)化學(xué)實驗中的應(yīng)用與案例開發(fā)[D]. 河南師范大學(xué)，2015.

【2】畢文杰. 手持技術(shù)在中學(xué)微型化學(xué)實驗中的應(yīng)用案例研究[D]. 廣西民族大學(xué)，2017.

作者簡介：龔迪，男，漢族出生于1995年10月6日?，F(xiàn)就讀于合肥師范學(xué)院全日制碩士研究生，研究方向為學(xué)科教學(xué)化學(xué)。