基于手持技術對鈉與水反應實驗的改進

黃麗文+黃馥如+衷明華

手持技術是一種應用最先進的實用技術和教育理念，集數(shù)據(jù)采集與分析于一體的實驗系統(tǒng)，具有便捷、直觀、實時、準確等特點，是實驗改革和發(fā)展的有效手段。在中學化學教育中引入手持技術，可以彌補傳統(tǒng)實驗工具的缺陷，使實驗的方法更加先進，實驗的數(shù)據(jù)更加準確，實驗的步驟更加清晰。本實驗正是利用手持技術的這些特點，對鈉與水的反應進行改進，實現(xiàn)數(shù)字化實驗教學。

一、原實驗存在的缺點

實驗選自人教版第三章第一節(jié)，在常規(guī)的“鈉與水的反應”演示實驗中，通常都是將一小塊鈉直接投入到滴有酚酞的水中，鈉與水反應劇烈，現(xiàn)象也非常明顯，但實驗設計中缺少對產(chǎn)生的氣體進行檢驗這一環(huán)節(jié)，且關于鈉熔成小球的原因是因為反應放熱引起的，缺少實驗數(shù)據(jù)證明。對于以上的不足，我做了以下改進。

二、實驗改進

1.實驗原理

鈉與水的反應：

2.實驗用品

（1）儀器：多能手持分析儀、普通溫度傳感器、具支U型管一支、針頭、橡膠塞2個、火柴、鐵架臺。

（2）試劑：蒸餾水、酚酞溶液、金屬鈉、肥皂水。

3.實驗裝置圖

4.實驗步驟

（1）如圖1所示，連接好裝置，在U型管里加入適量的蒸餾水，并滴加2滴酚酞試液，在膠塞上固定一根大頭針，用針扎起一塊黃豆粒大小的金屬鈉，塞住U型管右端口。

（2）連接多能手持分析儀：打開數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，安裝普通溫度傳感器，設置采樣模式，x軸顯示時間t（s），y軸顯示溫度T（℃），采樣頻率為10/s，采樣數(shù)為301，顯示方式為“曲線”。然后，將傳感器探頭插入U型管左端口，點擊“進行實驗”進入頁面，進行校準。

（3）檢查裝置的氣密性后，開始實驗。向上拉針頭，金屬鈉掉入滴有酚酞試液的蒸餾水中，觀察實驗現(xiàn)象并記錄。當觀察到U型管端口氣泡均勻冒出時，用燃燒的火柴點燃氣泡。進行上述操作的同時，點擊多能分析儀的“開始”鍵，采集數(shù)據(jù)，直到實驗結束。

5.實驗現(xiàn)象

鈉浮在水面上，四處游動，熔成小球，發(fā)出“嘶嘶”響聲，酚酞試液變紅；用燃燒的火柴點燃氣泡，可以聽到“噗”的一聲，證明有氫氣生成；溶液溫度上升，證明是放熱反應。實驗結果如圖2所示。

圖2

三、實驗改進后的優(yōu)點

1.改進后，實驗裝置簡易，操作方便，容易在課堂上進行，效果也非常明顯。改進以后，原實驗的所有優(yōu)點和原實驗能得到的信息在該實驗中均能得到。

2.實驗將兩個單獨的實驗（鈉與水的反應實驗，證明產(chǎn)物是氫氣的實驗）合二為一，能很好地驗證鈉與水反應的產(chǎn)物，精簡了實驗步驟，且操作簡便。

3.可根據(jù)鈉塊的形態(tài)變化以及多能手持分析儀的數(shù)據(jù)分析，清楚得出反應放熱的結論。

4.采用手持技術，將數(shù)字化實驗與微型化實驗相結合，在教學中培養(yǎng)了學生收集、處理信息的能力，獲取新知識的能力及分析和解決問題的能力。

四、注意事項

在進行鈉與水的反應實驗時，要注意所取鈉粒的大小。如果鈉粒太大，就會放出大量的熱，容易發(fā)生爆炸。

（責任編輯 羅 艷）endprint

手持技術是一種應用最先進的實用技術和教育理念，集數(shù)據(jù)采集與分析于一體的實驗系統(tǒng)，具有便捷、直觀、實時、準確等特點，是實驗改革和發(fā)展的有效手段。在中學化學教育中引入手持技術，可以彌補傳統(tǒng)實驗工具的缺陷，使實驗的方法更加先進，實驗的數(shù)據(jù)更加準確，實驗的步驟更加清晰。本實驗正是利用手持技術的這些特點，對鈉與水的反應進行改進，實現(xiàn)數(shù)字化實驗教學。

一、原實驗存在的缺點

實驗選自人教版第三章第一節(jié)，在常規(guī)的“鈉與水的反應”演示實驗中，通常都是將一小塊鈉直接投入到滴有酚酞的水中，鈉與水反應劇烈，現(xiàn)象也非常明顯，但實驗設計中缺少對產(chǎn)生的氣體進行檢驗這一環(huán)節(jié)，且關于鈉熔成小球的原因是因為反應放熱引起的，缺少實驗數(shù)據(jù)證明。對于以上的不足，我做了以下改進。

二、實驗改進

1.實驗原理

鈉與水的反應：

2.實驗用品

（1）儀器：多能手持分析儀、普通溫度傳感器、具支U型管一支、針頭、橡膠塞2個、火柴、鐵架臺。

（2）試劑：蒸餾水、酚酞溶液、金屬鈉、肥皂水。

3.實驗裝置圖

4.實驗步驟

（1）如圖1所示，連接好裝置，在U型管里加入適量的蒸餾水，并滴加2滴酚酞試液，在膠塞上固定一根大頭針，用針扎起一塊黃豆粒大小的金屬鈉，塞住U型管右端口。

（2）連接多能手持分析儀：打開數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，安裝普通溫度傳感器，設置采樣模式，x軸顯示時間t（s），y軸顯示溫度T（℃），采樣頻率為10/s，采樣數(shù)為301，顯示方式為“曲線”。然后，將傳感器探頭插入U型管左端口，點擊“進行實驗”進入頁面，進行校準。

（3）檢查裝置的氣密性后，開始實驗。向上拉針頭，金屬鈉掉入滴有酚酞試液的蒸餾水中，觀察實驗現(xiàn)象并記錄。當觀察到U型管端口氣泡均勻冒出時，用燃燒的火柴點燃氣泡。進行上述操作的同時，點擊多能分析儀的“開始”鍵，采集數(shù)據(jù)，直到實驗結束。

5.實驗現(xiàn)象

鈉浮在水面上，四處游動，熔成小球，發(fā)出“嘶嘶”響聲，酚酞試液變紅；用燃燒的火柴點燃氣泡，可以聽到“噗”的一聲，證明有氫氣生成；溶液溫度上升，證明是放熱反應。實驗結果如圖2所示。

圖2

三、實驗改進后的優(yōu)點

1.改進后，實驗裝置簡易，操作方便，容易在課堂上進行，效果也非常明顯。改進以后，原實驗的所有優(yōu)點和原實驗能得到的信息在該實驗中均能得到。

2.實驗將兩個單獨的實驗（鈉與水的反應實驗，證明產(chǎn)物是氫氣的實驗）合二為一，能很好地驗證鈉與水反應的產(chǎn)物，精簡了實驗步驟，且操作簡便。

3.可根據(jù)鈉塊的形態(tài)變化以及多能手持分析儀的數(shù)據(jù)分析，清楚得出反應放熱的結論。

4.采用手持技術，將數(shù)字化實驗與微型化實驗相結合，在教學中培養(yǎng)了學生收集、處理信息的能力，獲取新知識的能力及分析和解決問題的能力。

四、注意事項

在進行鈉與水的反應實驗時，要注意所取鈉粒的大小。如果鈉粒太大，就會放出大量的熱，容易發(fā)生爆炸。

（責任編輯 羅 艷）endprint

手持技術是一種應用最先進的實用技術和教育理念，集數(shù)據(jù)采集與分析于一體的實驗系統(tǒng)，具有便捷、直觀、實時、準確等特點，是實驗改革和發(fā)展的有效手段。在中學化學教育中引入手持技術，可以彌補傳統(tǒng)實驗工具的缺陷，使實驗的方法更加先進，實驗的數(shù)據(jù)更加準確，實驗的步驟更加清晰。本實驗正是利用手持技術的這些特點，對鈉與水的反應進行改進，實現(xiàn)數(shù)字化實驗教學。

一、原實驗存在的缺點

實驗選自人教版第三章第一節(jié)，在常規(guī)的“鈉與水的反應”演示實驗中，通常都是將一小塊鈉直接投入到滴有酚酞的水中，鈉與水反應劇烈，現(xiàn)象也非常明顯，但實驗設計中缺少對產(chǎn)生的氣體進行檢驗這一環(huán)節(jié)，且關于鈉熔成小球的原因是因為反應放熱引起的，缺少實驗數(shù)據(jù)證明。對于以上的不足，我做了以下改進。

二、實驗改進

1.實驗原理

鈉與水的反應：

2.實驗用品

（1）儀器：多能手持分析儀、普通溫度傳感器、具支U型管一支、針頭、橡膠塞2個、火柴、鐵架臺。

（2）試劑：蒸餾水、酚酞溶液、金屬鈉、肥皂水。

3.實驗裝置圖

4.實驗步驟

（1）如圖1所示，連接好裝置，在U型管里加入適量的蒸餾水，并滴加2滴酚酞試液，在膠塞上固定一根大頭針，用針扎起一塊黃豆粒大小的金屬鈉，塞住U型管右端口。

（2）連接多能手持分析儀：打開數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，安裝普通溫度傳感器，設置采樣模式，x軸顯示時間t（s），y軸顯示溫度T（℃），采樣頻率為10/s，采樣數(shù)為301，顯示方式為“曲線”。然后，將傳感器探頭插入U型管左端口，點擊“進行實驗”進入頁面，進行校準。

（3）檢查裝置的氣密性后，開始實驗。向上拉針頭，金屬鈉掉入滴有酚酞試液的蒸餾水中，觀察實驗現(xiàn)象并記錄。當觀察到U型管端口氣泡均勻冒出時，用燃燒的火柴點燃氣泡。進行上述操作的同時，點擊多能分析儀的“開始”鍵，采集數(shù)據(jù)，直到實驗結束。

5.實驗現(xiàn)象

鈉浮在水面上，四處游動，熔成小球，發(fā)出“嘶嘶”響聲，酚酞試液變紅；用燃燒的火柴點燃氣泡，可以聽到“噗”的一聲，證明有氫氣生成；溶液溫度上升，證明是放熱反應。實驗結果如圖2所示。

圖2

三、實驗改進后的優(yōu)點

1.改進后，實驗裝置簡易，操作方便，容易在課堂上進行，效果也非常明顯。改進以后，原實驗的所有優(yōu)點和原實驗能得到的信息在該實驗中均能得到。

2.實驗將兩個單獨的實驗（鈉與水的反應實驗，證明產(chǎn)物是氫氣的實驗）合二為一，能很好地驗證鈉與水反應的產(chǎn)物，精簡了實驗步驟，且操作簡便。

3.可根據(jù)鈉塊的形態(tài)變化以及多能手持分析儀的數(shù)據(jù)分析，清楚得出反應放熱的結論。

4.采用手持技術，將數(shù)字化實驗與微型化實驗相結合，在教學中培養(yǎng)了學生收集、處理信息的能力，獲取新知識的能力及分析和解決問題的能力。

四、注意事項

在進行鈉與水的反應實驗時，要注意所取鈉粒的大小。如果鈉粒太大，就會放出大量的熱，容易發(fā)生爆炸。

（責任編輯 羅 艷）endprint