利用手机传感器探究温度对氢氧化钙溶解性的影响

徐迪

一、问题的提出

在沪教版九年级化学第六章第三节“物质的溶解性”一课中，教材，上介绍了对于多數固体物质，温度越高，在水中的溶解能力越强，而氢氧化钙则相反，温度越高，在水中的溶解能力越弱。对于这样的结论，仅让学生记忆显然印象不够深刻。无论是从学生课堂练习还是单元测试的反馈来看，学生往往会忽视氢氧化钙溶解性随温度升高而减弱的特殊性。

如果在课堂上给学生演示加热氢氧化钙饱和溶液的实验呢？根据氢氧化钙的溶解度数据计算，室温时100g氢氧化钙饱和溶液加热后能析出0.1g左右的氢氧化钙固体（如图1所示），溶液变浑浊的现象不明显，实验演示效果不佳。

怎样能让学生直观地感受到氢氧化钙饱和溶液加热后会有固体析出，从而说明氢氧化钙溶解性随温度升高而减弱呢？利用光照度传感器可以解决这一问题。

二、实验的改进

1.实验原理

光照度传感器对光线强弱的灵敏度较高，可测出光线分别透过溶液和悬浊液后光照强度数值的变化。加热氢氧化钙的饱和溶液，氢氧化钙由于溶解度减小而析出少量固体，这些细小的固体颗粒会遮挡部分光线，从而使透过溶液的光照强度减弱。利用手机上的光照度传感器和Sensor SenseAPP（安卓）可以测出这一光照度数值的变化。

2.仪器和药品

药品：氢氧化钙固体、蒸馏水、无色透明的缝纫机油。

仪器：托盘天平、50mL烧杯、500mL烧杯、250mL平底烧瓶、胶塞、石棉网、酒精灯、打火机、温度计、三脚架、安装有传感器APP（Sensor Sense）的安卓智能手机。

3.操作步骤

（1）饱和氢氧化钙溶液的制备

用托盘天平称取10g氢氧化钙固体，放入500mL烧杯中，再加人约300mL蒸馏水。将烧杯放在垫有石棉网的三脚架上用酒精灯加热。液体沸腾后，小心的将浑浊液体转移到250mL平底烧瓶中，并迅速塞好胶塞。待液体冷却至室温且变澄清后，上层清液即是氢氧化钙的饱和溶液。

煮沸的目的在于使氢氧化钙溶液中溶解的气体逸出，避免在加热液体测光照度时有气泡冒出，从而影响实验结果。

（2）加热氢氧化钙饱和溶液测光照度变化用50mL洁净的小烧杯取约30mL的氢氧化钙饱和溶液，滴人无色透明的缝纫机油使其在液面上形成一层油膜（将缝纫机油滴人氢氧化钙饱和溶液，可以起到隔绝空气避免二氧化碳与氢氧化钙发生反应并防止加热时水分蒸发的作用）。将小烧杯置于手机光照传感器上，使小烧杯底部中心位置对准传感器，测出20时的光照度数值。然后把小烧杯置于石棉网上，将温度计插人氢氧化钙饱和溶液中，用酒精灯加热至约70C时取下小烧杯，用干净的抹布将烧杯底部擦净，放在手机光照传感器上，使小烧杯底部中心位置对准传感器，测出此时光照度数值。

4.实验数据及结论（见表1）

因光照度数值受光源和传感器灵敏度影响，此结果仅为参考。

加热后相同强度光线透过氢氧化钙饱和溶液的光照度明显降低，可以得出氢氧化钙饱和溶液加热后有固体析出的结论，说明氢氧化钙的溶解性随温度的升高而减弱。

三、实验的反思

数字传感器有多种类型，如温度传感器、电导率传感器、pH传感器等。本实验没有选用电导率传感器和pH传感器，主要是因为pH和电导率本身易受温度变化的影响，在实验中不能得出准确的结论。而选用安装好传感器APP（Sensor Sense）的智能手机代替传统的数字传感器，是因为其操作方便，更贴近生活。现在的智能手机至少集成了6种～7种传感器，比如：压强传感器、声音传感器、距离传感器、加速度传感器、光照度传感器等。

利用手机的光照度传感器，把氢氧化钙溶解性随温度升高而减弱的抽象结论变成直观的实验现象，既增强了说服力，又引导了学生学会正确、合理地使用智能手机，同时也激发了学生学习化学的兴趣，培养了他们观察实验、测定数据、分析数据、解释数据的能力。