论文部分内容阅读
[摘 要]化学实验中的中和热测定实验在各版本教材中尚存在一些不足之处，而采用数字化实验技术，通过温度传感器实时检测中和反应过程中溶液温度的变化，可使实验更显科学性，更具说服力。
[关键词]数字化实验技术 温度传感器 中和热测定 改进
[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2015）320095
一、不同版本教材的中和热测定实验回顾
1.人教版“实践活动”
（1）在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。
（2）用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记为初始温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
（3）用另一量筒量取50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记为初始温度。
（4）把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面），盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度。
（5）重复实验步骤（2）（3）（4）三次。
2.苏教版“活动与探究”
（1）用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度（t1）。
（2）用另一量筒量取50mL0.50mol/L氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度（t2）。
（3）将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出并记录反应体系的最高温度（t3）。
（4）假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算中和反应的反应热。
3.不同教材的比较
苏教版和人教版呈现的“中和热的测定”实验，仪器和药品略有不同，实验操作基本相同。
仪器上，苏教版使用了“简易量热计”，免去了制作的麻烦，且保证了良好的隔热保温效果；人教版的仪器需要事先制作好，关键要保证垫了泡沫塑料（或纸条）之后，小烧杯杯口与大烧杯杯口要相平。
药品上，盐酸浓度都是0.50mol/L，氢氧化钠溶液的浓度略有不同。人教版使用了0.55mol/L氢氧化钠溶液，比盐酸稍过量，保证了酸碱充分反应。
操作上，都是使用温度计来测量溶液的初始温度和终止温度（最高温度）。反应过程中温度是变化的，很难准确判断出哪个温度是最高温度，且由于温度变化较小，所以会带来读数上较大的误差。
二、结合数字化实验技术改进中和热测定实验
1.试剂与仪器
（1）实验药品：0.50mol/LNaOH溶液、0.50mol/LHCl溶液。
（2）仪器：温度传感器、简易量热计、环形玻璃搅拌棒、量筒（50mL，2个）、胶头滴管。
温度传感器由温度探针和传感器电路构成，其温度敏感元件置于探针的顶端，用于测量物质的温度。量程为-20℃～ 130℃，分度0.1℃。使用方法类似温度计，使用时要让被测物体与探针顶端充分接触。请注意保护温度传感器金属探针，不能用力拉、压，或使其处于其他受力状态，更不能在坚硬物体表面摩擦金属探针，勿用火焰直接对金属探针加热。
2.实验操作
（1）用数据线连接计算机、数据采集器、温度传感器。如出现“找到新的硬件向导”窗口时，选择“是，仅这一次”，点击“下一步”两次，出现“完成找到新硬件向导”后点击“完成”，此时看到数据采集器有红、蓝两个指示灯亮，即可正常使用。
（2）双击桌面“DIS实验室6.9”图标，打开实验软件系统，点击“通用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示当前温度值。点击工具栏中的“计算表格”图标，打开计算表格窗口。
（3）用量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，将温度传感器探针顶端插入溶液中，选择“手动记录”栏中“点击记录”，表格中将会记录下NaOH溶液的温度
（t1）。
用洗瓶冲洗温度传感器金属探针，并用滤纸吸干水分。
（4）用量筒量取50mL0.50mol/LHCl溶液，倒入中和热测定器（含环形搅拌棒）中，将温度传感器金属探
[关键词]数字化实验技术 温度传感器 中和热测定 改进
[中图分类号] G633.8 [文献标识码] A [文章编号] 16746058（2015）320095
一、不同版本教材的中和热测定实验回顾
1.人教版“实践活动”
（1）在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的。
（2）用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记为初始温度，然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
（3）用另一量筒量取50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记为初始温度。
（4）把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面），盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度。
（5）重复实验步骤（2）（3）（4）三次。
2.苏教版“活动与探究”
（1）用量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入简易量热计中，测量并记录盐酸的温度（t1）。
（2）用另一量筒量取50mL0.50mol/L氢氧化钠溶液，测量并记录氢氧化钠溶液的温度（t2）。
（3）将量筒中的氢氧化钠溶液迅速倒入盛有盐酸的简易量热计中，立即盖上盖板，用环形玻璃搅拌棒不断搅拌，观察温度计的温度变化，准确读出并记录反应体系的最高温度（t3）。
（4）假设溶液的比热与水的比热相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算中和反应的反应热。
3.不同教材的比较
苏教版和人教版呈现的“中和热的测定”实验，仪器和药品略有不同，实验操作基本相同。
仪器上，苏教版使用了“简易量热计”，免去了制作的麻烦，且保证了良好的隔热保温效果；人教版的仪器需要事先制作好，关键要保证垫了泡沫塑料（或纸条）之后，小烧杯杯口与大烧杯杯口要相平。
药品上，盐酸浓度都是0.50mol/L，氢氧化钠溶液的浓度略有不同。人教版使用了0.55mol/L氢氧化钠溶液，比盐酸稍过量，保证了酸碱充分反应。
操作上，都是使用温度计来测量溶液的初始温度和终止温度（最高温度）。反应过程中温度是变化的，很难准确判断出哪个温度是最高温度，且由于温度变化较小，所以会带来读数上较大的误差。
二、结合数字化实验技术改进中和热测定实验
1.试剂与仪器
（1）实验药品：0.50mol/LNaOH溶液、0.50mol/LHCl溶液。
（2）仪器：温度传感器、简易量热计、环形玻璃搅拌棒、量筒（50mL，2个）、胶头滴管。
温度传感器由温度探针和传感器电路构成，其温度敏感元件置于探针的顶端，用于测量物质的温度。量程为-20℃～ 130℃，分度0.1℃。使用方法类似温度计，使用时要让被测物体与探针顶端充分接触。请注意保护温度传感器金属探针，不能用力拉、压，或使其处于其他受力状态，更不能在坚硬物体表面摩擦金属探针，勿用火焰直接对金属探针加热。
2.实验操作
（1）用数据线连接计算机、数据采集器、温度传感器。如出现“找到新的硬件向导”窗口时，选择“是，仅这一次”，点击“下一步”两次，出现“完成找到新硬件向导”后点击“完成”，此时看到数据采集器有红、蓝两个指示灯亮，即可正常使用。
（2）双击桌面“DIS实验室6.9”图标，打开实验软件系统，点击“通用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示当前温度值。点击工具栏中的“计算表格”图标，打开计算表格窗口。
（3）用量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，将温度传感器探针顶端插入溶液中，选择“手动记录”栏中“点击记录”，表格中将会记录下NaOH溶液的温度
（t1）。
用洗瓶冲洗温度传感器金属探针，并用滤纸吸干水分。
（4）用量筒量取50mL0.50mol/LHCl溶液，倒入中和热测定器（含环形搅拌棒）中，将温度传感器金属探