數(shù)字化實驗在電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性實驗中的改進

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(山東省青州第一中學創(chuàng)新教育處)

在學習物質(zhì)的分類過程中，學生在初中已觀察過強電解質(zhì)酸、堿、鹽的導(dǎo)電性實驗，高中教材中定義電解質(zhì)概念時，只給出強電解質(zhì)融化導(dǎo)電的圖片和用燈泡明暗程度的教具展示，沒有涉及弱電解質(zhì)和非電解質(zhì)不導(dǎo)電的情況，不能通過實驗在課堂上讓學生親身體驗，學生腦海中沒有真正形成強弱電解質(zhì)概念，這在弱電解質(zhì)電離及離子反應(yīng)和離子反應(yīng)方程式學習時埋下了隱患，本實驗解決了這個問題。

1電解質(zhì)和非電解質(zhì)實驗設(shè)計

1.1實驗?zāi)康?/p>

使用電導(dǎo)率傳感器測量相同濃度不同溶液的電導(dǎo)率，通過溶液的電導(dǎo)率大小判斷電解質(zhì)、非電解質(zhì)及電解質(zhì)的強弱。

1.2實驗原理

電導(dǎo)率是物質(zhì)傳送電流的能力，是電阻率的倒數(shù)。將電導(dǎo)率傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C并記錄數(shù)值。在相同溫度和相同濃度的條件下，強電解質(zhì)在水溶液中完全電離，離子濃度大，電導(dǎo)率大；弱電解質(zhì)部分電離，離子濃度小，電導(dǎo)率小。

1.3實驗儀器

數(shù)據(jù)采集器、電導(dǎo)率傳感器、計算機、6支50mL燒杯、1支200mL燒杯、濾紙。

1.4實驗試劑

濃度均為0.05mol·L-1HCl、NaOH、NaCl、CH3COONa、CH3COOH和1%淀粉溶液、蒸餾水。

2實驗過程

如圖連接數(shù)據(jù)采集器、電導(dǎo)率傳感器和計算機，點擊專用軟件中“電導(dǎo)率測量”，將7種試劑的化學式及0.05 mol·L-1濃度分別輸入表格中的物質(zhì)欄和濃度欄，按照表格中物質(zhì)的順序，依次向6支50mL燒杯中分別加入30mL溶液。點擊“開始實驗”，將電導(dǎo)率傳感器電極浸入燒杯液面以下，待電導(dǎo)率示數(shù)穩(wěn)定后，點擊“記錄數(shù)據(jù)”并記錄，依次測定另外6種溶液的電導(dǎo)率(換測另一種溶液時要淋洗電極并用濾紙吸干電極表面殘液)，實驗結(jié)束，將電導(dǎo)率傳感器和數(shù)據(jù)采集器拆下放回。

3實驗結(jié)果分析及體會

3.1實驗結(jié)論

實驗結(jié)果分析及體會：HCl、NaOH、NaCl、CH3COONa為強電解質(zhì)，CH3COOH和水為弱電解質(zhì)，淀粉為非電解質(zhì)。化合物分為電解質(zhì)和非電解質(zhì)，電解質(zhì)又分為強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)；強電解質(zhì)包括強酸、強堿和絕大部分鹽；弱電解質(zhì)包括弱酸、弱堿、極少部分鹽和水。

3.2數(shù)據(jù)分析

在相同的溫度和相同濃度條件下，HCl、NaOH、NaCl、CH3COONa的電導(dǎo)率較大，屬于強電解質(zhì)；而CH3COOH和H2O的電導(dǎo)率較小，屬于弱電解質(zhì)；1%的淀粉溶液跟水的電導(dǎo)率相近，其導(dǎo)電性是由水電離貢獻的，淀粉的電導(dǎo)率為0，因此淀粉是非電解質(zhì)。

3.3教學體會

本實驗與原電解質(zhì)溶液導(dǎo)電性實驗比較的優(yōu)點：一是在實驗設(shè)計方面選取水做對比實驗更合理，得出淀粉是非電解質(zhì)的結(jié)論更準確，解決了原實驗通過乙醇水溶液導(dǎo)電情況用燈泡暗來證明乙醇是非電解質(zhì)這個不合理的設(shè)計問題，使設(shè)計實驗方案更加合理；二是通過學生記錄數(shù)據(jù)、觀察及數(shù)據(jù)分析，對化合物的分類有明晰的認識，對電解質(zhì)及其強弱有了更清晰的理解，有利于學生認知過程的形成，科學合理地訓練了學生的思維方式；三是數(shù)字化實驗結(jié)果更加形象直觀，調(diào)動了學生學習化學的興趣和學習的積極性，激發(fā)了學生的內(nèi)在動力，展現(xiàn)了學生尋求創(chuàng)新思路解決實際問題的能力，培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)。