數字傳感器應用于酸堿中和滴定的反思與創新

江蘇省連云港外國語學校(222006) 辛洪軍 ●

數字傳感器應用于酸堿中和滴定的反思與創新

江蘇省連云港外國語學校(222006) 辛洪軍 ●

研究數學傳感器應用于酸堿中和滴定的方法．

傳感器;中和滴定;化學

酸堿中和滴定是高中化學的三個定量實驗之一，是實現課程標準中“體會定量研究的方法對研究和學習化學的作用”要求的重要載體．人教版、蘇教版、魯教版三種現行教材都安排了“活動與探究”環節，凸顯了酸堿中和滴定的重要性．

一、數字傳感器應用反思

1．數字傳感器應用步驟

(1)通過pH適配器，將pH傳感器與數據采集器相連，并將數據采集器與計算機相連．

(2)啟動磁力攪拌器，開始數據采集．待測得的數據穩定后，用 0．1000mol/L NaOH 滴定 20．00mL 0．1000 mol/L HCl溶液．

(3)實驗結束時，停止數據采集．保存實驗結果，即得到滴定曲線．

2．數字傳感器應用優勢

運用數字傳感器技術的優點是明顯的:“可以減小指示劑種類和濃度產生的誤差，而且經過數據采集器和計算機的處理直接轉化為曲線，定性和定量同時進行，使實驗顯得更簡單和準確，能夠讓學生更加直觀地認識到突躍范圍的真實客觀性．”

3．數字傳感器應用存在問題

一是“我是誰”的問題．利用數字傳感技術很容易得到突變曲線，這是什么曲線?是實驗曲線，而非理論曲線．理論曲線的廬山真面目何在?

二是“我從哪里來”的問題．實驗操作中會存在這樣那樣的誤差甚至是錯誤，這些誤差、錯誤是如何產生的?

三是“我到哪里去”的問題．教材設置這個實踐活動僅僅是為了得到突變曲線嗎?顯然不是，如何應用突變曲線來幫助學生理解難點、突破難點呢?

二、實驗改進方法

如何讓理想照進現實，如何讓現實與理想交融?本人通過實踐與研究，借用EXCEL圖表向導功能，編制相關程序，動態繪制中和滴定突變曲線，得到對比曲線，并以此為憑，展開探究，較好的解決了問題．

三、實驗改進內容

1．教師指導學生分組開展實驗

按照檢漏、洗滌 、潤洗 、裝液、調零、讀數的步驟進行．將實驗數據填入到EXCEL電子表格中．

2．動態繪制pH突變曲線

運用剪貼板將實驗檢測數據依次粘貼到設置好的表格中，這樣就可使pH突變曲線動態展示出來(見圖1)．

3．動態計算pH理論值

實驗數據是否準確呢?這就需要檢驗．讓學生分組計算理論的pH，將結果與程序計算結果進行對比．鍛煉學生的計算能力，為誤差分析做好準備．

4．繪制pH突變對比曲線

運用剪貼板將理論數值依次粘貼到設置好的表格中，獲得理論突變曲線．兩個突變曲線展示在同一幅圖中，形成pH突變對比曲線(見圖2)．

5．數據應用

(1)誤差分析

測定曲線與理論曲線并不吻合，教師可以引導學生質疑探討其產生的原因．

(2)指示劑選擇

既然是根據指示劑的變色來判斷滴定終點，那就要求指示劑的變色范圍盡可能與中和終點的pH一致．酚酞的變色范圍是8．2～10，甲基橙的變色范圍是3．1～4．4，都不是恰好在7時變色，為什么還用它們作指示劑呢?

通過數據曲線可以發現，少滴一滴時pH為3．90(見圖3)，多滴一滴時pH為10．10(見圖4)．所以用酚酞或甲基橙作指示劑雖然是存在誤差的，也僅是一滴或半滴的問題，在實驗允許的誤差范圍一內．

(3)終點辨析

中和終點是指參加反應的酸提供的氫離子的物質的量等于參加反應的堿提供的氫氧根離子的物質的量．中和終點是無法直接觀察到的，是客觀的、理想的．

實驗時指示劑的變色點，是實驗終止時的計量點，稱作滴定終點．滴定終點是可以觀察到的，是主觀的、現實的．

四、改進優點

1．現實與理想碰撞，點燃思維火花

案例中多有繪制測定pH突變曲線，未見繪制理論pH突變曲線．而理論突變曲線的繪制是本實驗設計創新的亮點．它讓理想照進現實，現實與理想碰撞，激發求知欲望、點燃思維火花．

2．方法與理念創新，突破教學難點

態繪制的突變曲線，并依據突變曲線進行數據分析，難點突破指示劑選擇、一目了然終點辨析、拓展延伸誤差分析等，使難點得到輕松解決!

方法與理念創新契合了實驗教學內容的特點、學生的實際以及學校的教學條件，成功突破了教學難點．適用性強，是本實驗設計創新的重點．

3．技術與課程融合，拓展學生視野

學生熟悉的信息技術與化學教學無縫銜接，是本實驗創新的特點．利用EXCEL圖表向導繪制曲線圖，在高一數學教材中已有介紹，并且和高中階段的信息技術課程相聯系．讓學生感受學科知識的廣度、感知學科之間的聯系，開闊學生的視野．

G632

B

1008－0333(2017)03－0090－01