数字化实验设备在化学教学中的应用案例

高波

摘 要：利用用数字设备探究过氧化钠与水反应的历程。通过pH传感器、氧气传感器，将过氧化钠与水反应生成产物的情况形成图像直观地体现反应过程中物质的浓度变化情况，同时体验数字设备在化学实验中的优点。

关键词：过氧化钠;水;数字采集器器;pH传感器;氧气传感器

1.数字化实验设备的优点

数字化实验系统，是由“计算机+软件+传感器+数据采集器+传统实验器材”构成的新型实验系统，能够将化学实验过程中一些微观事物、现象通过数据图像等直观形式表现，激发学生学习兴趣，可以拓宽探究学习的覆盖面，使化学探究活动的层面更深更广。笔者通过数字化设备探究Na2O2与H2O反应的历程。

2.利用数字化实验设备探究Na2O2与H2O反应的历程

2.1教材中的实验

关于人教版高中化学教材[1]上的反应装置、步骤等。笔者认为：该装置简单，操作方便，现象明显。但由于试管敞口放置，生成的氧气扩散较快，带火星的木条不容易复燃，最重要的是教材中并未对酚酞溶液滴入后“先变红后褪色”现象有任何阐述或解释。

2.2利用数字设备探究反应的本质

笔者结合数字化设备，对过氧化钠与水的反应历程进行探究。

2.2.1实验仪器和药品

电脑（附软件），数字采集器，pH传感器，氧气浓度传感器，铁架台，烧杯，圆底烧瓶，药匙，过氧化钠，二氧化锰，水

2.2.2实验步骤

（1）测量反应过程溶液pH的变化

组装仪器：数字采集器连接电脑和pH传感器，将pH传感器插入盛有少量水的烧杯中。

采集pH数据：向盛有水的烧杯中加入少量过氧化钠粉末，观察pH变化如表1所示。

（2）测量反应过程中氧气浓度变化

组装仪器：电脑连接数字采集器和氧气浓度传感器，将氧气浓度传感器插入盛有少量过氧化钠粉末的干燥圆底烧瓶中。

采集氧气浓度变化：向圆底烧瓶中加入少量水，观察氧气浓度变化，待氧气浓度几乎不变时，取出氧气传感器，再向圆底烧瓶中加入少量二氧化锰粉末，观察氧气浓度变化如表2所示。

2.2.3实验现象

pH变化：未加Na2O2水的pH为7.17，加入Na2O2后溶液pH升至11.45。

氧气百分含量变化：加水之前圆底烧瓶中氧气浓度为20.9%，加入水以后产生气泡，氧气浓度上升至27.2%，取出氧气传感器氧气浓度下降至21.2%。加入二氧化锰后，溶液中又产生大量气泡，氧气浓度持续上升（大于40%）

2.2.4实验结论

过氧化钠与水反应产生氢氧化钠和氧气，中间产物为过氧化氢。

总结

数字化实验应用在高中化学教学上，是课堂教学、实验教学与现代教育技术的深度融合。以数字化实验为基础，可以拓宽探究学习的覆盖面，使化学探究活动的层面更深更广，并且更容易得到有价值的信息。例如：利用数字化实验探究分子间作用力与氢键[2]，探究温度改变对铁盐水解程度的影响[3]等。一线教师和学生都应该积极的思考与行动，争取使数字化实验技术在高中化学教学中发挥更大的功能和作用。

参考文献

[1]化学课程教材研究开发中心，宋心琦，等.化学1.3版.北京：人民教育出版社，2007：55-56

[2]徐惠.以數字化探究实验引领“分子间作用力”教学[J].化学教育（中英文），2017，38（15）：20-23

[3]陈琛.数字化手持技术实验在高中化学课堂教学中的应用研究[J].化学教育（中英文），2015（1）：29-33