数字化实验在电解质溶液导电性实验中的改进

张保昌

【摘要】教材中介绍电解质知识部分时是通过传统的溶液导电性实验来展示的，通过把电解质溶液的导电性实验设计成电解的装置，借助灯泡的明暗程度来判断化合物是电解质还是非电解质以及强电解质还是弱电解质。随着现代教育技术的不断提高，运用数字化实验来测定电解质溶液的电导率，改进了教材中熔融电解质导电图片和用灯泡做溶液的导电性实验，根据电导率数据加以判断某化合物是电解质还是非电解质以及电解质的相对强弱，通过教学实践证明教学效果明显。

【关键词】电解质 电导率 数学化实验

在学习物质的分类过程中，学生在初中已观察过强电解质酸、碱、盐的导电性实验，高中教材中定义电解质概念时，只给出强电解质融化导电的图片和用灯泡明暗程度的教具展示，没有涉及弱电解质和非电解质不导电的情况，不能通过实验在课堂上让学生亲身体验，学生脑海中没有真正形成强弱电解质概念，这在弱电解质电离及离子反应和离子反应方程式学习时埋下了隐患，本实验解决了这个问题。

1电解质和非电解质实验设计

1.1实验目的

使用电导率传感器测量相同浓度不同溶液的电导率，通过溶液的电导率大小判断电解质、非电解质及电解质的强弱。

1.2实验原理

电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。将电导率传感器采集到的数据传输到计算机并记录数值。在相同温度和相同浓度的条件下，强电解质在水溶液中完全电离，离子浓度大，电导率大；弱电解质部分电离，离子浓度小，电导率小。

1.3实验仪器

数据采集器、电导率传感器、计算机、6支50mL烧杯、1支200mL烧杯、滤纸。

1.4实验试剂

浓度均为0.05mol·L-1HCl、NaOH、NaCl、CH3COONa、CH3COOH和1%淀粉溶液、蒸馏水。

2实验过程

如图连接数据采集器、电导率传感器和计算机，点击专用软件中“电导率测量”，将7种试剂的化学式及0.05 mol·L-1浓度分别输入表格中的物质栏和浓度栏，按照表格中物质的顺序，依次向6支50mL烧杯中分别加入30mL溶液。点击“开始实验”，将电导率传感器电极浸入烧杯液面以下，待电导率示数稳定后，点击“记录数据”并记录，依次测定另外6种溶液的电导率（换测另一种溶液时要淋洗电极并用滤纸吸干电极表面残液），实验结束，将电导率传感器和数据采集器拆下放回。

3实验结果分析及体会

3.1实验结论

实验结果分析及体会：HCl、NaOH、NaCl、CH3COONa为强电解质，CH3COOH和水为弱电解质，淀粉为非电解质。化合物分为电解质和非电解质，电解质又分为强电解质和弱电解质；强电解质包括强酸、强碱和绝大部分盐；弱电解质包括弱酸、弱碱、极少部分盐和水。

3.2数据分析

在相同的温度和相同浓度条件下，HCl、NaOH、NaCl、CH3COONa的电导率较大，属于强电解质；而CH3COOH和H2O的电导率较小，属于弱电解质；1%的淀粉溶液跟水的电导率相近，其导电性是由水电离贡献的，淀粉的电导率为0，因此淀粉是非电解质。

3.3教学体会

本实验与原电解质溶液导电性实验比较的优点：一是在实验设计方面选取水做对比实验更合理，得出淀粉是非电解质的结论更准确，解决了原实验通过乙醇水溶液导电情況用灯泡暗来证明乙醇是非电解质这个不合理的设计问题，使设计实验方案更加合理；二是通过学生记录数据、观察及数据分析，对化合物的分类有明晰的认识，对电解质及其强弱有了更清晰的理解，有利于学生认知过程的形成，科学合理地训练了学生的思维方式；三是数字化实验结果更加形象直观，调动了学生学习化学的兴趣和学习的积极性，激发了学生的内在动力，展现了学生寻求创新思路解决实际问题的能力，培养了学生的科学素养。