數字化實驗在電解質溶液導電性實驗中的改進

◆

(山東省青州第一中學創新教育處)

在學習物質的分類過程中，學生在初中已觀察過強電解質酸、堿、鹽的導電性實驗，高中教材中定義電解質概念時，只給出強電解質融化導電的圖片和用燈泡明暗程度的教具展示，沒有涉及弱電解質和非電解質不導電的情況，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概念，這在弱電解質電離及離子反應和離子反應方程式學習時埋下了隱患，本實驗解決了這個問題。

1電解質和非電解質實驗設計

1.1實驗目的

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

1.2實驗原理

電導率是物質傳送電流的能力，是電阻率的倒數。將電導率傳感器采集到的數據傳輸到計算機并記錄數值。在相同溫度和相同濃度的條件下，強電解質在水溶液中完全電離，離子濃度大，電導率大；弱電解質部分電離，離子濃度小，電導率小。

1.3實驗儀器

數據采集器、電導率傳感器、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

如圖連接數據采集器、電導率傳感器和計算機，點擊專用軟件中“電導率測量”，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欄和濃度欄，按照表格中物質的順序，依次向6支50mL燒杯中分別加入30mL溶液。點擊“開始實驗”，將電導率傳感器電極浸入燒杯液面以下，待電導率示數穩定后，點擊“記錄數據”并記錄，依次測定另外6種溶液的電導率(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)，實驗結束，將電導率傳感器和數據采集器拆下放回。

3實驗結果分析及體會

3.1實驗結論

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

3.2數據分析

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

3.3教學體會

本實驗與原電解質溶液導電性實驗比較的優點：一是在實驗設計方面選取水做對比實驗更合理，得出淀粉是非電解質的結論更準確，解決了原實驗通過乙醇水溶液導電情況用燈泡暗來證明乙醇是非電解質這個不合理的設計問題，使設計實驗方案更加合理；二是通過學生記錄數據、觀察及數據分析，對化合物的分類有明晰的認識，對電解質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；三是數字化實驗結果更加形象直觀，調動了學生學習化學的興趣和學習的積極性，激發了學生的內在動力，展現了學生尋求創新思路解決實際問題的能力，培養了學生的科學素養。