基于手持技术的中和热测定的实验创新

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1、基于手持技术的中和热测定的实验创新　　摘要：中和热测定实验作为高中化学教材中的一个必修的学生实验。利用手持技术配合自制的教具，实时、快速、直观地显示中和反应在反应过程中的温度变化，并能根据实验结果较为准确地计算出中和热值。有助于学生从定性和定量的角度对酸碱发生中和反应过程中的热效应进行全面深人的理解。　　关键词：手持技术；中和热测定；温度传感器　　文章编号：1008-0546（2014）04-0091-02中图分类号：G633.8文献标识码：B　　一、问题提出　　中和热测定实验作为高中化学教材中的一个必修的学生实验，在原人教版第三册教材和新人教版、苏教版、鲁科版三

2、套教材中均有被列为学生需做实验，对于训练学生的实验技能和创新能力，完成教学目标，有非常重要的作用。　　该实验在操作过程中主要借助中和热实验测定装置利用温度计来测量反应前后的温度，运用相应公式计算反应放出的热量。但在传统实验的过程中，需要不断地读取温度计显示的温度，实验时间相对较长，同时对于装置的要求较高，从实验测定的数据计算出的中和热数值与理论值也可能相差较大。在实验的研究过程中发现借助手持技术可以很好地解决上述问题。4　　二、实验研究　　1.仪器及药品　　（1）仪器：计算机、思迈数据采集器及配套计算机软件软件、普通温度传感器、简易量热器（自制）、50mL量筒（2

3、个）、滤纸。　　（2）药品：0.5mol/LHCl溶液、0.55mol/LNaOH溶液。　　2.实验步骤　　（1）简易量热器的自制：把2个150mL的一次性纸杯叠在一起，然后放入空的塑料罐（如空茶叶罐）中。在塑料罐盖子上打个与温度传感器一样大的孔，把温度传感器从孔中插入，盖上盖子，就制成一个简易的量热器。如图1-图3所示。　　（2）将数据采集器、温度传感器、计算机三者相连接。　　如图4所示。　　（3）打开“思迈数字化实验平台通用”软件。打开“数据列表”，选择自动记录数据的频率为“1Hz”；　　（4）用量筒量取50mL0.5mol/LHCl溶液，将温度传感器的探头插

4、入HCl溶液，待传感器读数稳定后，将其对应的HCl溶液的温度（Thcl）填入表1。　　（5）将温度传感器从HCl溶液中取出，用蒸馏水清洗干净，并用滤纸吸干待用。　　（6）用另一只量筒量取50mL0.55mol/LNaOH溶液，倒入简易量热器内筒中。用温度传感器测量其温度TNaOH并填入表1。　　（7）计算两种溶液的平均温度记为T1填入表1，重复步骤（5）。4　　（8）将50mL0.50mol/LHCl溶液倒入装有NaOH溶液倒入简易量热器内筒，迅速盖上带有温度传感器的量热器的盖子，右手点击“数据列表”中的“开始读数”按钮，开始记录数据，左手手握量热器外壁，轻轻震荡

5、，使溶液均匀反应。　　（9）当温度传感器读数不再上升时，点击“停止读数”按钮，停止记录数据，读取最高温度记为T2填入表1。然后点击“分析”按钮，选择X轴表示时间，Y轴表示温度，作出“温度-时间”曲线。并利用如下公式进行相关计算。　　（10）重复步骤（1）-（9）2-3次，把所得数据填入表1，取测量所得数据的平均值作为计算数据。　　3.数据记录与分析　　其中的一次实验图像如图5所示　　中和热计算：　　H=-0.418（T2-T1）/0.025kJ/mol=-55.23kJ/mol　　教师参考书中给出稀HCl与稀NaOH溶液反应的过程反应放出的热量与中和热的理论值（-

6、57.3kJ/mol），实际测量值为-55.23kJ/mol。相对误差=（57.3-55.23）/55.23=3.74%。该误差完在中学阶段做中和热测量实验的允许范围之内。　　三、创新优点4　　（1）手持技术系统提供比红水或水银温度计更准确的实验数据，本简易量热器借助手持技术，实时、快速、直观地显示稀HCl与稀NaOH溶液在反应过程中的温度-时间曲线，学生通过曲线更容易判断温度的最高点，大大缩短了实验所需时间。　　（2）使用手持技术实验不只是让学生简单地使用该仪器完成实验操作，更要培训学生的读图、分析和处理数据的能力；既了解了现代实验技术和手段，又培养了学生的实验

7、能力，大大提高了学生学习化学的热情和积极性。　　（3）实验装置优点：专业的量热器精度是高，但结构复杂，价格昂贵；本简易量热器材料易得，制作简单，价格低廉，可以长期使用，经济实惠，便于推广。　　参考文献　　[1]叶静怡，倪姗姗.基于手持技术的中和热测定的实验创新[J].实验教学与仪器，2008，（9）4