數(shù)字化實驗在探究氫氧化鈉性質(zhì)中的應(yīng)用 論文

數(shù)字化實驗在探究氫氧化鈉性質(zhì)中摘要：隨著教育信息化步伐的邁進，數(shù)字化DIS實驗）已悄然進入中學(xué)化學(xué)實驗分析近幾年全國高考試題，不”已成為高考必考題型。高考對中因而數(shù)字化實驗題也就成為近幾年全國各地中考考查的新趨勢。初中化研究數(shù)字化實驗在初中化學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用，已成為初中化學(xué)教師教育信息化的基本要求。關(guān)鍵詞：初中化學(xué)，氫氧化鈉，數(shù)字化實驗，應(yīng)用引言：數(shù)字化實驗直觀、方便、高效，它主要是利用溫pH傳感器O2濃度傳感器CO濃度傳感器等進行數(shù)據(jù)采集，再將實驗數(shù)據(jù)以坐標曲線圖現(xiàn)象可視化。數(shù)字化實驗在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生對數(shù)據(jù)進行準確的提升學(xué)生的實驗探究能力和培養(yǎng)學(xué)生研究性學(xué)習的精神。初中化學(xué)教師要將數(shù)字化實驗的教學(xué)中，以推動初中化學(xué)教學(xué)的轉(zhuǎn)變與革新。傳統(tǒng)化學(xué)實驗教學(xué)中，教師只能引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，再啟發(fā)學(xué)生根據(jù)看到的現(xiàn)象去分析，從而得出結(jié)論。但是由于缺乏過程的呈現(xiàn)和精確的數(shù)據(jù)做支撐，對學(xué)生探究思維的培養(yǎng)不夠嚴謹。數(shù)字化實驗可以通過信息技術(shù)手段解決傳統(tǒng)實驗無法解決的問題，既可以將實驗過程完整地呈現(xiàn)給學(xué)生，還可以實現(xiàn)化學(xué)實驗中許多定量的氫氧化鈉是一種重要的化學(xué)物質(zhì)，是初中化學(xué)知識的重點和難點，在全國各地的化學(xué)中考試題中更是層出不窮。下面以探究氫氧化鈉性質(zhì)的專題學(xué)習為例，淺析數(shù)字化實驗在初中化學(xué)教學(xué)中的具體應(yīng)用。一、利用數(shù)字化實驗探究氫氧化鈉溶于水九年級化學(xué)教材中，探究“溶解時的吸熱或放熱現(xiàn)象”給出的方案是，用溫度計測量NaCl、NHNO和NaOH三種固體在一定量的水中溶解前后的溫度，傳統(tǒng)教學(xué)中，教師一般通過演示實驗，讓學(xué)生定性的認識到物質(zhì)溶解過程中溶液溫度的變化，但是學(xué)生對于實驗過程中溫度變化的趨勢以及溫度升降的具體原因卻并未給予具體的分析。這樣既不利于學(xué)生對化學(xué)實驗的學(xué)習，也不利于初中化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高。利用數(shù)字化實驗探究NaCl、NHNO和NaOH三種固體溶于水時的能量變化，教師只要將溫度傳感器分別置于盛有等量水的燒杯中，隨著NaCl、NHNO和NaOH三種固體分別加入，計算機屏幕上將同時出現(xiàn)三條變化趨勢不同的實驗曲線，并且在表格中實時顯示出溫度的具體數(shù)據(jù)。教師引導(dǎo)學(xué)生通過觀察圖像，進行合理的定量分析，得出這三種物質(zhì)溶解過程中吸熱或放熱引起的溫度變化趨勢，快速得出物質(zhì)在溶解時熱量變化的規(guī)律。同時還可以進一步培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和數(shù)據(jù)分析能力。教師可以減少過利用節(jié)約出來的時間，結(jié)合具體的試題幫助學(xué)生強化理解并及時鞏固，從而提高課堂教學(xué)的有效性。二、利用數(shù)字化實驗探究氫氧化鈉與二氧九年級化學(xué)教材中，有關(guān)“氫氧化鈉化學(xué)性質(zhì)”的探究過于簡化，特別是“氫氧化鈉與二氧化碳的反應(yīng)”，幾乎是直接拋出結(jié)論的灌輸式學(xué)習，忽視了學(xué)生的主體作用。學(xué)生對氫氧化鈉與二氧化碳是否真的能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)往往會產(chǎn)生懷疑。鑒于此，教師可借助溫度傳感器、壓強傳感器、CO濃度傳感器以及pH傳感器，讓學(xué)生能看到CO與氫氧化鈉溶液反應(yīng)過程中各種物理量的變化過程，使原本無明顯現(xiàn)象產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象能夠數(shù)據(jù)化、可視化。1.探究反應(yīng)過程中溫度、壓強以及二氧化碳含量的變化演示實驗：取裝有二氧化碳氣體的A、B兩個四口圓底燒瓶，每個四口燒瓶均連接溫度傳感器、壓強傳感器和CO濃度傳感器，向A和B兩個四口瓶中分別注入相等體積的水和氫氧化鈉溶液，利用傳感器精準測量溫CO含量的變化，觀察現(xiàn)現(xiàn)象（如圖1、2、3）：B中（二氧化碳氣體中注入氫氧化鈉溶液）對應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線（圖中黒色曲線）顯示，反應(yīng)結(jié)束后四口瓶中：溫度曲線明顯上升，壓強和CO的含量曲線明顯下降；A中（二氧化碳氣體中注入水）對應(yīng)的數(shù)據(jù)曲線（圖中紅色曲線）顯溫度、壓強和CO的含量均變化不大。對比分析圖中曲線的變化，便可得出結(jié)論：二氧化碳和氫氧化鈉溶液的確能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。2.探究反應(yīng)過程中溶液酸堿度（pH值）的變化學(xué)生實驗：將電腦、數(shù)據(jù)采集器和pH傳感器用導(dǎo)線相連，打開軟件；用小燒杯取10m氫氧化鈉溶液，并滴加兩滴無色酚酞試液，將pH傳感器放入其中，開始實驗；同時制取CO氣體，并將生成的二氧化碳氣體導(dǎo)入氫氧化鈉溶液中，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象（如圖4）：滴加無色酚酞溶液變紅，向氫氧化鈉溶液中通入二氧化碳的過程中溶液的紅色無明顯變化，但酸堿度pH值）的曲線隨反應(yīng)的進行逐漸下降，但始終大7。從曲線的起點、終點以及變化趨勢分析，不難得出：二氧化碳與氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，隨著反應(yīng)物中氫氧化鈉逐漸被消耗，所以溶液的pH值逐漸減小，但始終大于7，同時也說明反應(yīng)生成的碳酸鈉溶液也呈堿性。三、利用數(shù)字化實驗探究氫氧化鈉與稀九年級化學(xué)教材中，在探究“酸和堿的中和反應(yīng)”時，教材中給出的方案是：在氫氧化鈉溶液中滴入幾滴酚酞溶液，借助指示劑的變色，判斷出能使酚酞變紅色的氫氧化鈉，隨著鹽酸的不斷滴入，逐漸被消耗完，從而證明氫氧化鈉與稀鹽酸發(fā)生了為了讓學(xué)生更加深入地探究中和反應(yīng)，更清晰地DIS技術(shù)，利用數(shù)字化實驗對教材中的實驗進行優(yōu)化設(shè)計，將數(shù)字化實驗中的pH傳感器和溫度傳感器應(yīng)用于更深層次的探究“酸和堿的中和反應(yīng)”，學(xué)生從簡單的顏色感知，過渡到具體的數(shù)據(jù)曲線，不僅知道了氫氧化鈉與稀鹽酸能發(fā)生反應(yīng)，還清楚地認識了酸和堿的中和反應(yīng)；更在數(shù)據(jù)收集、分析以及解決問題等能力方面得到了鍛煉和提升，是初中學(xué)生化學(xué)學(xué)習上一次質(zhì)的飛躍。1.稀鹽酸滴入氫氧化鈉溶液中，溶液酸堿度的變化（如圖6）分析：原溶液（氫氧化鈉溶液）的pH值大于7，隨著稀鹽酸的逐滴滴入，溶液的pH值逐漸減小，直至稀鹽酸過量，最終pH值小于7；當pH值等于7時，稀鹽酸與氫氧化鈉恰好完全反應(yīng)，溶液呈中性，稀鹽酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生了中和反應(yīng)。2.氫氧化鈉溶液滴入稀鹽酸中，溶液酸堿度的變化（如圖7）分析：原溶液（稀鹽酸）的pH值小于7，隨著氫氧化鈉溶液的逐滴滴pH值逐漸增大，直至氫氧化鈉溶液過量，最終pH值大于7；當pH值等于7時，氫氧化鈉與稀鹽酸恰好完全反應(yīng)，溶液呈中性，稀鹽酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生了中和反應(yīng)。分析：鹽酸和氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)過程中，比較酸堿度和溫度變化的曲線（如圖8），pH值等于7時，溫度最高，可知，酸堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當pH等于7時，反應(yīng)結(jié)束，溫度達到最高值，隨后再滴入溶液，溫度逐漸降低。在初中化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)用數(shù)字化實驗來探究氫氧化鈉的性質(zhì)，輕松達成課堂“教”與“學(xué)”的三維目標，也為學(xué)生構(gòu)建起解決數(shù)字化實驗題的基本思路：①直接讀出坐標中的兩個變量（橫、縱坐標）之間的變化關(guān)系（關(guān)注起點、終點及變化趨勢）；②對多個變化曲線，要對比它們之間的關(guān)系；③結(jié)合化學(xué)反應(yīng)過程，形成對變化規(guī)律的認識。切實培養(yǎng)了學(xué)生的定量分析能力和科學(xué)探究的精神。結(jié)束語初中化學(xué)教師要緊跟教育信息化的步伐，竭力將數(shù)字化實驗在教學(xué)中更好地應(yīng)用和推廣。培養(yǎng)學(xué)生通過“現(xiàn)象—實驗—數(shù)據(jù)—分析—結(jié)論”的方式進行探究式學(xué)習，為了學(xué)生的發(fā)展，數(shù)字化實驗在初中化學(xué)