新颖 简便 精确

摘 要：随着科学的发展和时代的进步，新理念不断深入人心，新方法层出不穷，大大地丰富了实验教学的手段。以传感器和计算机为基础，实现信息技术与传统实验教学有效整合的数字化实验室应运而生。本文就酸碱中和滴定实验一例简单论述了数字实验的应用和优点。

关键词：数字化实验；传感器；酸碱中和滴定；优点

我们学校去年装配了数字化化学实验室（DISLAB），在教学中的应用效果非常好。在此笔者简单介绍酸碱中和滴定的数字化实验。

一、 实验介绍

1. 实验目的：

（1）通过其pH变化曲线的绘制，理解酸碱中和滴定的pH变化规律。

（2）通过本实验了解数字传感器在化学实验中的应用，并掌握其使用方法。

（3）让学生了解中和时的pH与酸碱强弱的关系，并对普通滴定实验中指示剂的选用有正确的理解。

2. 实验原理：

通过使用pH传感器测定酸（盐酸或乙酸）滴定碱（氢氧化钠溶液或氨水）过程中溶液pH的变化，并且借助计算机以图像形式显示出来，得到其反应过程中的pH变化曲线，并确定滴定终点。根据C1V1=C2V2，可以算出待测溶液的物质的量浓度。

3. 实验器材：计算机及相关软件、数据采集器、pH传感器、磁力搅拌器、光电门传感器、250mL烧杯、50mL酸式滴定管、50mL碱式滴定管、铁架台、中和滴定固定板（可用两个铁夹代替）、量筒、0.1mol/L盐酸、0.1mol/L乙酸溶液、0.1mol/L氢氧化钠溶液、0.1mol/L氨水、pH标准溶液、传感器连接线若干、USB连接线等。

4. 实验过程

准备阶段：（1）将碱式滴定管中加满0.1mol/L氢氧化钠溶液，放去气泡，并放25.00mL于250毫升的烧杯中；（2）将酸式滴定管中加满0.1mol/L盐酸溶液，放去氣泡；（3）用pH为4.00、6.83、9.18的标准溶液将pH传感器标定；（4）打开磁力搅拌器，并确保光电门等传感器都连接好；（5）运行DISLAB数字化实验室单机运行平台。打开“酸碱中和滴定”实验模板，单击“脱机”，进行传感器与软件的连接，电脑显示设备连接成功时界面准备完成。

实验操作步骤：

（1）打开光电门传感器选择液滴计数模式（I，I—U—I灯亮），并清零；

（2）单击实验开始按钮，按钮置于“ON”，开始实验；

（3）调节滴定管旋钮，让酸以不连续的液滴开始滴定，等pH降到7以下时，单击结束按钮完成一次实验。

重复上述实验过程可以完成盐酸滴定氨水实验、乙酸滴定氢氧化钠溶液实验、乙酸滴定氨水实验。

数据的处理：

实验过程中学生可以通过计算机或大屏幕观察到pH传感器测定的pH数据和光电门传感器测定的滴定剂体积两组对应数据。计算机处理后可以用pH—V图像表示出来。见下图：

这些图像无疑生动的表示出了四个实验的相同点和不同点，学生经过对比可获得一个理性的认识。非常直观的掌握了酸碱反应恰好中和及恰好达中性的区别。从而，加深了学生对课本知识的理解。

二、 对此实验的评价

传统实验做法中使用指示剂来指示滴定终点，实验过程中主要靠实验者的目测确定终点，所以误差很大。而且也很难根据新课标的要求绘制出酸碱中和滴定的曲线；操作过程复杂，难以实现连续观察。数字化实验作为一种新的实验手段，与传统的实验方法在技术上、操作上以及思维方法上有所不同，简单比较之下有以下几点优点：

1. 将不同的信息通过传感器转化成数字信号，方便记录与数据处理，实验数据处理速度快，时效性强，能产生直观的印象。

2. 在实验数据的采集方面，用传感器替代了传统的实验者观察，减少了人为误差的产生，并且实验数据稳定，可重复性强。

3. 每一个实验都配有相应的模板，其中列举了每个实验的实验过程，步骤条理明确，可与课堂教学中的多媒体课件相结合。

4. 同一数据收集装置可搭配不同的传感器，增加实验的灵活性，可通过不同传感器的搭配，完成不同的实验目的。

总之，数字化实验在教学中的使用还是一个新生事物，还存在一个发展壮大的过程，它作为传统实验的有益补充，会让越来越多的人接受它，而且，实验手段的数字化和高科技化是整个实验领域的发展方向，数字化实验符合这一趋势，必能带来化学实验的新变革。

参考文献：

[1]王祖浩，王磊.高中化学课程标准解读[M].湖北教育出版社，2004.

[2]蒋永贵，吴俊明.新课程背景下的数字化实验室及其在中学理科教学中的应用[J].中国电化教育，2006，（11）：45-48.

[3]数字实验室实验手册.

[4]魏巍.数字化实验室与中学化学实验[J].化学教育，2006，27（11）：50-53.

[5]孟立凡，蓝金辉.传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2007.

作者简介：

郭双桥，河北省唐山市，唐山市曹妃甸区第一中学。