DISLa條件下化學反應速率及其影響因素的探究

王春梅

摘 要：在信息技術與課堂教學整合的背景下以傳感器及其軟件技術為核心的DISLab應運而生，DISLab的基本原理和功能就是根據實驗的要求配備了各種傳感器，能夠實時定時定量地顯示實驗結果，有強大的數據處理功能，在完善實驗和處理實驗數據中發揮較大的作用。基于DISLab條件下對化學發應速率及其外界影響因素進行了探討。

關鍵詞：DISLab；傳感器；化學反應速率；外界影響因素

化學作為一門以實驗為基礎的學科，課堂教學必然在與實驗相結合的條件下進行，課堂上通過實驗獲得感性知識，從而鞏固和加深對化學基本理論和基礎知識的理解，同時實驗可以為理論的完善和發展提供依據。

隨著信息技術的發展，信息技術與課堂教學的整合成為教學改革的方向之一。在此背景下以傳感器及其軟件技術為核心的DISLab應運而生，DISLab即Digital Information System Laboratory的縮寫，就是數字化信息系統實驗室，主要由傳感器、數據采集器和計算機系統及其配套應運軟件所構成。DISLab的基本原理和功能就是根據實驗的要求配備了各種傳感器，能夠實時定時定量地顯示實驗結果，有強大的數據處理功能，在完善實驗和處理實驗數據中發揮較大的作用。它的使用成功克服了傳統實驗的諸多弊端，有力地支持了信息技術與課堂教學的全面整合，DISLab技術的應用，初步實現了運用現代技術改造傳統的實驗手段和方法，它不但能替代許多傳統儀表，如電流表、酸度計、溫度計等，而且還能直接測量某些瞬時值，因此學生利用DISLab可以探究的問題范圍和深度都大大拓展，這對提高學生的探究能力很有益處。本文基于DISLab條件下對化學反應速率及其外界影響因素進行了探討。

一、化學反應速率

1.儀器與試劑

儀器：朗威DISLab數據采集器、相對壓強傳感器、計算機等。

試劑：鋅粒、硫酸（2mol/L）、硫酸（4mol/L）、試管、帶導管橡膠塞、量筒等。

2.實驗過程

現行人民教育出版社化學教材選修4中P18實驗2-1，在錐形瓶內各盛有2g鋅粒（顆粒大小基本相同），通過分液漏斗分別加入40mL1mol/L和40mL4mol/L的硫酸，比較兩者收集10mLH2所用的時間。教材中實驗是根據生成相同體積的H2來計算化學反應速率，筆者對本實驗在DISLab條件下進行改進，實驗采用相同質量的鋅粒分別與20mL2mol/L和20mL4mol/L的硫酸在相同體積的大試管中進行反應，一段時間內通過相對壓強傳感器測試管內壓強的變化。

3.實驗步驟

首先各取大小相同的2g鋅粒放入試管中，用兩只量筒取2mol/L和4mol/L的硫酸各20mL，打開朗威DISLab6.9通用軟件，然后將相對壓強傳感器與數據采集器相連并接入計算機USB接口，進行調零，調零完畢，點開軟件中的“計算表格”，選擇記錄頻率為2Hz（間隔時間0.5s），點擊“自動記錄”然后將量好的硫酸同時分別加入兩支試管中，通過傳感器自動記下每個瞬時壓強值。

4.實驗結果

截取儀器自動記錄的某一相同時段試管內的相對壓強值繪圖，2mol/L硫酸與鋅粒反應，4mol/L硫酸與鋅粒反應，origin作圖將兩者對比，發現后者反應速率正好是前者的兩倍。

二、影響反應速率的因素

1.濃度對反應速率的影響

（1）儀器與試劑

儀器：朗威DISLab數據采集器、二氧化碳傳感器、計算機、試管、量筒等。

試劑：KMnO4溶液（0.01mol/L）、稀硫酸、H2C2O4溶液（0.1mol/L、0.2mol/L）。

（2）實驗過程及結果

人教版選修4教材P20實驗2-2，取兩支試管，各加4mL 0.01mol/L的KMnO4溶液，然后一支試管中加入0.1mol/L的H2C2O4溶液，另一支試管中加入0.2mol/L H2C2O4溶液，記錄溶液褪色的時間長短來比較反應快慢，從而分析濃度對反應速率的影響。改用傳感器后實驗裝置，實驗裝置連接好之后先調零，然后點擊“自動記錄”后在試管中加入反應物，反應進行了30s時的瞬時值，據此可以得出加入0.2mol/L的H2C2O4溶液的試管中CO2值明顯高于加入0.1mol/L的H2C2O4溶液的試管，因此可以得出結論在其他條件相同的情況下，增大反應物的濃度反應速率增大。傳統實驗反應需要較長時間觀察到實驗現象，在本實驗中改用二氧化碳傳感器進行實驗既節省時間又能通過準確數據而得出結論。

2.溫度對反應速率的影響

（1）儀器與試劑

儀器：朗威DISLab數據采集器、二氧化硫傳感器、計算機、量筒、錐形瓶、燒杯等。

試劑：Na2S2O3溶液（0.1mol/L）、H2SO4（0.1mol/L）。

（2）實驗過程及結果

本實驗是在人教版選修4教材P21實驗2-3的基礎上改用二氧化硫傳感器，具體操作過程與實驗2-2相同。

實驗結果，在冷水中和熱水中反應相同時間內生成SO2的量不同，很顯然，其他條件相同的情況下，溫度升高反應速率增大。

通過對實驗的研究，我們不難發現應用DISLab進行實驗的優越性是顯而易見的，它操作簡單、高效、結果準確，讓我們感覺到高科技帶來的便捷，同時采用DISLab進行實驗的結果非常直觀。DISLab系統的引入也為開展研究性學習創造了更好的條件，為對化學實驗感興趣的學生提供了進一步研究和探索的平臺，有利于滿足不同學生的不同需求，為實現自然學科教育的個性化創造了很好的條件。