《實(shí)驗(yàn)三 基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》

實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》

基于傳感技術(shù)的中學(xué)理科實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由傳感器（探頭）、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)等硬件設(shè)施以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序等軟件構(gòu)成。

傳感技術(shù)最根本的特點(diǎn)是將化學(xué)本質(zhì)轉(zhuǎn)化為可檢測的物理信號，進(jìn)而利用物理信號反映或研究化學(xué)本質(zhì)，這就是科學(xué)研究中非常重要的轉(zhuǎn)化思想?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》傳感器數(shù)據(jù)采集器終端設(shè)備相應(yīng)軟件將“感觸”到的待測物的相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)采集器能夠識別和分析的電信號,并傳送到數(shù)據(jù)采集器中。

接受從傳感器傳過來的電信號,收集、存儲數(shù)據(jù),是整個系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”,它是傳感技術(shù)的核心

數(shù)據(jù)采集器與計算機(jī)連接后,即可利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》人的感官與傳感器的比較五種感官傳感器大腦計算機(jī)來自外界的刺激《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》pH傳感器常見化學(xué)傳感器溫度傳感器導(dǎo)電率傳感器氣壓傳感器《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》不同的傳感器可以用于檢測不同的物理指標(biāo)，輸出的電信號被數(shù)據(jù)采集器識別、放大并轉(zhuǎn)化為數(shù)值顯示。1、利用溫度傳感器感受物質(zhì)變化中的能量轉(zhuǎn)換。例如：將溫度傳感器浸入硫酸銅溶液中，向其中加入適量鋅粉，記錄溫度變化曲線，并分析由溫度變化曲線可以得出哪些結(jié)論?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》2、利用壓強(qiáng)傳感器測定化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)速率。例如：測點(diǎn)鎂條與鹽酸的反應(yīng)速率，鎂條與稀鹽酸反應(yīng)放出氫氣，如果該反應(yīng)在定容密閉體系內(nèi)進(jìn)行，則隨著氫氣濃度的增加壓強(qiáng)隨著增大，通過記錄壓強(qiáng)隨時間變化的數(shù)據(jù)，繪制壓強(qiáng)—時間曲線，根據(jù)該曲線的斜率即可計算出反應(yīng)速率?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》3、利用PH傳感器繪制酸堿中和反應(yīng)曲線。例如：向氫氧化鈉溶液中滴加鹽酸，使用PH傳感器監(jiān)測溶液的PH變化，得到PH變化曲線，觀察PH曲線的突變，運(yùn)用數(shù)據(jù)軟件求導(dǎo)工具，繪制導(dǎo)數(shù)曲線，分析導(dǎo)數(shù)曲線變化與PH曲線變化的規(guī)律?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》4、用電導(dǎo)率傳感器監(jiān)控反應(yīng)過程。例如：用電導(dǎo)率監(jiān)控稀硫酸與氫氧化鋇的反應(yīng)，將電導(dǎo)率傳感器插入氫氧化鋇溶液中，啟動磁力攪拌器，啟動數(shù)據(jù)采集。待傳感器測得的數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定后，開始向氫氧化鋇溶液中勻速滴加稀硫酸溶液，注意控制滴加的速度，每秒2~3滴，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及顯示的數(shù)據(jù)曲線的變化。《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》5、利用色度計傳感器繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。例如：向比色皿中注入三分之二體積的水，選擇藍(lán)色檢測光，測量其透光率T。向其中滴加高錳酸鉀溶液，搖勻后檢測透光率，然后每滴加1滴溶液測量1次透光率值，連續(xù)測5個數(shù)據(jù)。繪制吸光度A=lg(1／T）與濃度的關(guān)系曲線，并擬合為直線。選用不同的檢測光進(jìn)行測定，畫出各自對應(yīng)的曲線，比較它們之間的差異?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》活動1一組環(huán)境指標(biāo)的檢測——直接測定實(shí)驗(yàn)原理：溫度、濕度、CO2濃度、O2濃度、PH、電導(dǎo)率、色度等是反映空氣、水體或土壤的狀況的常規(guī)指標(biāo)，有相應(yīng)的傳感器可以實(shí)現(xiàn)這些指標(biāo)的直接測定。實(shí)驗(yàn)用品：溫度傳感器、色度傳感器、

CO2

傳感器、O2傳感器、數(shù)據(jù)采集器《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)過程1、空氣狀況的檢測（1）用溫度、濕度、CO2濃度、O2濃度等傳感器檢測空氣中相應(yīng)指標(biāo)的大小。（2）用塑料袋收集一袋人體呼出的氣體，再檢測相應(yīng)指標(biāo)的大小，并與空氣比較。《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》2、水體狀況的檢測取河水或池塘水，用相應(yīng)的傳感器分別檢測溫度、溶解氧、PH、電導(dǎo)率、色度，并與自來水進(jìn)行比較。3、土壤狀況的檢測取少量的土壤樣品，加水?dāng)嚢瑁o置后取上層清夜檢測其PH、電導(dǎo)率值?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》活動2間接測定的常用手段

常用的傳感器可直接測定的參數(shù)是非常有限的，通常情況下需要將可檢測的物理量進(jìn)行轉(zhuǎn)化然后再進(jìn)行定量測定。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，介紹的定量測定方法主要為酸堿中和滴定和重量法，比色法（目視比色法、光電比色法、分光光度法）引入中學(xué)化學(xué)可以說擴(kuò)充了定量實(shí)驗(yàn)的范圍?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》

通常酸堿中和滴定使用指示計判斷滴定終點(diǎn)，對于食醋等有色溶液，根據(jù)指示劑的顏色來判斷終點(diǎn)就相對困難，可以借助PH傳感器指示終點(diǎn)。用電導(dǎo)率傳感器指示終點(diǎn)的電導(dǎo)滴定也是常見的滴定分析方法，向堿溶液中通入二氧化碳引起電導(dǎo)率下降過程的反應(yīng)終點(diǎn)也可以借助電導(dǎo)率傳感器來指示。《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》實(shí)驗(yàn)過程1、PH傳感器指示酸堿中和滴定（食醋總酸量測定）（1）量取一定體積的食醋，插入PH電極，加水稀釋使溶液液面沒過電極的玻璃泡。（2）用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，待PH躍過7后停止滴定。（3）根據(jù)氫氧化鈉溶液的濃度和用量計算食醋中酸的濃度?！秾?shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》2、濁度法（水樣中氯離子濃度的測定）（1）配制一系列不同濃度的氯化鈉溶液作為標(biāo)準(zhǔn)濁液，用硝酸酸化后滴加過量硝酸銀溶液后搖勻。（2）將標(biāo)準(zhǔn)濁液加入比色皿中用濁度計測量其濁度，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線（濃度為橫坐標(biāo)，濁度為縱坐標(biāo)）（3）用同樣的方法處理待測水樣，并測量其濁度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線求得水樣中氯離子的濃度。《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》3、光電比色法（補(bǔ)鐵劑中鐵元素含量的測定）4、電導(dǎo)法（空氣中二氧化碳濃度的測定）《實(shí)驗(yàn)三基于傳感技術(shù)的定量測定實(shí)驗(yàn)》

通過上述實(shí)驗(yàn)，我們可以發(fā)現(xiàn)：跟常規(guī)的檢測方法相比，借助傳感器的檢測手段更加便捷，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)條件不足的限制，能更好地為學(xué)生揭示化學(xué)原理，規(guī)