基于手持技術(shù)的中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

連良霞　潘祥泰

摘要：中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)教材中的一個(gè)必修的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。利用手持技術(shù)配合自制的教具，實(shí)時(shí)、快速、直觀地顯示中和反應(yīng)在反應(yīng)過程中的溫度變化，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確地計(jì)算出中和熱值。有助于學(xué)生從定性和定量的角度對(duì)酸堿發(fā)生中和反應(yīng)過程中的熱效應(yīng)進(jìn)行全面深人的理解。

關(guān)鍵詞：手持技術(shù)；中和熱測(cè)定；溫度傳感器

文章編號(hào)：1008-0546（2014）04-0091-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、問題提出

中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)教材中的一個(gè)必修的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在原人教版第三冊(cè)教材和新人教版、蘇教版、魯科版三套教材中均有被列為學(xué)生需做實(shí)驗(yàn)，對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力，完成教學(xué)目標(biāo)，有非常重要的作用。

該實(shí)驗(yàn)在操作過程中主要借助中和熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定裝置利用溫度計(jì)來測(cè)量反應(yīng)前后的溫度，運(yùn)用相應(yīng)公式計(jì)算反應(yīng)放出的熱量。但在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的過程中，需要不斷地讀取溫度計(jì)顯示的溫度，實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)于裝置的要求較高，從實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)計(jì)算出的中和熱數(shù)值與理論值也可能相差較大。在實(shí)驗(yàn)的研究過程中發(fā)現(xiàn)借助手持技術(shù)可以很好地解決上述問題。

二、實(shí)驗(yàn)研究

1. 儀器及藥品

（1）儀器： 計(jì)算機(jī)、思邁數(shù)據(jù)采集器及配套計(jì)算機(jī)軟件軟件、普通溫度傳感器、簡(jiǎn)易量熱器（自制）、50 mL量筒（2個(gè)）、濾紙。

（2）藥品： 0.5 mol/L HCl溶液 、0.55 mol/L NaOH溶液。

2. 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）簡(jiǎn)易量熱器的自制：把2個(gè)150mL的一次性紙杯疊在一起，然后放入空的塑料罐（如空茶葉罐）中。在塑料罐蓋子上打個(gè)與溫度傳感器一樣大的孔，把溫度傳感器從孔中插入，蓋上蓋子，就制成一個(gè)簡(jiǎn)易的量熱器。如圖1-圖3所示。

（2）將數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)三者相連接。

如圖4所示。

（3）打開“思邁數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通用”軟件。打開“數(shù)據(jù)列表”，選擇自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)的頻率為“1Hz”；

（4）用量筒量取50 mL 0.5 mol/L HCl溶液，將溫度傳感器的探頭插入HCl溶液，待傳感器讀數(shù)穩(wěn)定后，將其對(duì)應(yīng)的HCl溶液的溫度（Thcl）填入表1。

（5）將溫度傳感器從HCl溶液中取出，用蒸餾水清洗干凈，并用濾紙吸干待用。

（6）用另一只量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，倒入簡(jiǎn)易量熱器內(nèi)筒中。用溫度傳感器測(cè)量其溫度TNaOH并填入表1。

（7）計(jì)算兩種溶液的平均溫度記為T1 填入表1，重復(fù)步驟（5）。

（8）將50mL 0.50mol/L HCl溶液倒入裝有NaOH溶液倒入簡(jiǎn)易量熱器內(nèi)筒，迅速蓋上帶有溫度傳感器的量熱器的蓋子，右手點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)列表”中的“開始讀數(shù)”按鈕，開始記錄數(shù)據(jù)，左手手握量熱器外壁，輕輕震蕩，使溶液均勻反應(yīng)。

（9）當(dāng)溫度傳感器讀數(shù)不再上升時(shí)，點(diǎn)擊“停止讀數(shù)”按鈕，停止記錄數(shù)據(jù)，讀取最高溫度記為T2填入表1。然后點(diǎn)擊“分析”按鈕，選擇X軸表示時(shí)間，Y軸表示溫度，作出“溫度-時(shí)間”曲線。并利用如下公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

（10）重復(fù)步驟（1）-（9）2-3次，把所得數(shù)據(jù)填入表1，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算數(shù)據(jù)。

3. 數(shù)據(jù)記錄與分析

其中的一次實(shí)驗(yàn)圖像如圖5所示

中和熱計(jì)算：

H=-0.418（T2 - T1）/0. 025 kJ/mol=-55.23kJ/mol

教師參考書中給出稀HCl與稀NaOH溶液反應(yīng)的過程反應(yīng)放出的熱量與中和熱的理論值（-57.3 kJ/mol），實(shí)際測(cè)量值為-55.23kJ/mol。相對(duì)誤差=（57.3-55.23）/55.23=3.74%。該誤差完在中學(xué)階段做中和熱測(cè)量實(shí)驗(yàn)的允許范圍之內(nèi)。

三、創(chuàng)新優(yōu)點(diǎn)

（1）手持技術(shù)系統(tǒng)提供比紅水或水銀溫度計(jì)更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本簡(jiǎn)易量熱器借助手持技術(shù)，實(shí)時(shí)、快速、直觀地顯示稀HCl與稀NaOH溶液在反應(yīng)過程中的溫度-時(shí)間曲線，學(xué)生通過曲線更容易判斷溫度的最高點(diǎn)，大大縮短了實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間。

（2）使用手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)不只是讓學(xué)生簡(jiǎn)單地使用該儀器完成實(shí)驗(yàn)操作，更要培訓(xùn)學(xué)生的讀圖、分析和處理數(shù)據(jù)的能力；既了解了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段，又培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和積極性。

（3）實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)： 專業(yè)的量熱器精度是高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴；本簡(jiǎn)易量熱器材料易得，制作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可以長(zhǎng)期使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，便于推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉靜怡 ，倪姍姍.基于手持技術(shù)的中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2008，（9）endprint

摘要：中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)教材中的一個(gè)必修的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。利用手持技術(shù)配合自制的教具，實(shí)時(shí)、快速、直觀地顯示中和反應(yīng)在反應(yīng)過程中的溫度變化，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確地計(jì)算出中和熱值。有助于學(xué)生從定性和定量的角度對(duì)酸堿發(fā)生中和反應(yīng)過程中的熱效應(yīng)進(jìn)行全面深人的理解。

關(guān)鍵詞：手持技術(shù)；中和熱測(cè)定；溫度傳感器

文章編號(hào)：1008-0546（2014）04-0091-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、問題提出

中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)教材中的一個(gè)必修的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在原人教版第三冊(cè)教材和新人教版、蘇教版、魯科版三套教材中均有被列為學(xué)生需做實(shí)驗(yàn)，對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力，完成教學(xué)目標(biāo)，有非常重要的作用。

該實(shí)驗(yàn)在操作過程中主要借助中和熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定裝置利用溫度計(jì)來測(cè)量反應(yīng)前后的溫度，運(yùn)用相應(yīng)公式計(jì)算反應(yīng)放出的熱量。但在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的過程中，需要不斷地讀取溫度計(jì)顯示的溫度，實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)于裝置的要求較高，從實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)計(jì)算出的中和熱數(shù)值與理論值也可能相差較大。在實(shí)驗(yàn)的研究過程中發(fā)現(xiàn)借助手持技術(shù)可以很好地解決上述問題。

二、實(shí)驗(yàn)研究

1. 儀器及藥品

（1）儀器： 計(jì)算機(jī)、思邁數(shù)據(jù)采集器及配套計(jì)算機(jī)軟件軟件、普通溫度傳感器、簡(jiǎn)易量熱器（自制）、50 mL量筒（2個(gè)）、濾紙。

（2）藥品： 0.5 mol/L HCl溶液 、0.55 mol/L NaOH溶液。

2. 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）簡(jiǎn)易量熱器的自制：把2個(gè)150mL的一次性紙杯疊在一起，然后放入空的塑料罐（如空茶葉罐）中。在塑料罐蓋子上打個(gè)與溫度傳感器一樣大的孔，把溫度傳感器從孔中插入，蓋上蓋子，就制成一個(gè)簡(jiǎn)易的量熱器。如圖1-圖3所示。

（2）將數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)三者相連接。

如圖4所示。

（3）打開“思邁數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通用”軟件。打開“數(shù)據(jù)列表”，選擇自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)的頻率為“1Hz”；

（4）用量筒量取50 mL 0.5 mol/L HCl溶液，將溫度傳感器的探頭插入HCl溶液，待傳感器讀數(shù)穩(wěn)定后，將其對(duì)應(yīng)的HCl溶液的溫度（Thcl）填入表1。

（5）將溫度傳感器從HCl溶液中取出，用蒸餾水清洗干凈，并用濾紙吸干待用。

（6）用另一只量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，倒入簡(jiǎn)易量熱器內(nèi)筒中。用溫度傳感器測(cè)量其溫度TNaOH并填入表1。

（7）計(jì)算兩種溶液的平均溫度記為T1 填入表1，重復(fù)步驟（5）。

（8）將50mL 0.50mol/L HCl溶液倒入裝有NaOH溶液倒入簡(jiǎn)易量熱器內(nèi)筒，迅速蓋上帶有溫度傳感器的量熱器的蓋子，右手點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)列表”中的“開始讀數(shù)”按鈕，開始記錄數(shù)據(jù)，左手手握量熱器外壁，輕輕震蕩，使溶液均勻反應(yīng)。

（9）當(dāng)溫度傳感器讀數(shù)不再上升時(shí)，點(diǎn)擊“停止讀數(shù)”按鈕，停止記錄數(shù)據(jù)，讀取最高溫度記為T2填入表1。然后點(diǎn)擊“分析”按鈕，選擇X軸表示時(shí)間，Y軸表示溫度，作出“溫度-時(shí)間”曲線。并利用如下公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

（10）重復(fù)步驟（1）-（9）2-3次，把所得數(shù)據(jù)填入表1，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算數(shù)據(jù)。

3. 數(shù)據(jù)記錄與分析

其中的一次實(shí)驗(yàn)圖像如圖5所示

中和熱計(jì)算：

H=-0.418（T2 - T1）/0. 025 kJ/mol=-55.23kJ/mol

教師參考書中給出稀HCl與稀NaOH溶液反應(yīng)的過程反應(yīng)放出的熱量與中和熱的理論值（-57.3 kJ/mol），實(shí)際測(cè)量值為-55.23kJ/mol。相對(duì)誤差=（57.3-55.23）/55.23=3.74%。該誤差完在中學(xué)階段做中和熱測(cè)量實(shí)驗(yàn)的允許范圍之內(nèi)。

三、創(chuàng)新優(yōu)點(diǎn)

（1）手持技術(shù)系統(tǒng)提供比紅水或水銀溫度計(jì)更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本簡(jiǎn)易量熱器借助手持技術(shù)，實(shí)時(shí)、快速、直觀地顯示稀HCl與稀NaOH溶液在反應(yīng)過程中的溫度-時(shí)間曲線，學(xué)生通過曲線更容易判斷溫度的最高點(diǎn)，大大縮短了實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間。

（2）使用手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)不只是讓學(xué)生簡(jiǎn)單地使用該儀器完成實(shí)驗(yàn)操作，更要培訓(xùn)學(xué)生的讀圖、分析和處理數(shù)據(jù)的能力；既了解了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段，又培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ蟠筇岣吡藢W(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和積極性。

（3）實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)： 專業(yè)的量熱器精度是高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴；本簡(jiǎn)易量熱器材料易得，制作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可以長(zhǎng)期使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，便于推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉靜怡 ，倪姍姍.基于手持技術(shù)的中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2008，（9）endprint

摘要：中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)教材中的一個(gè)必修的學(xué)生實(shí)驗(yàn)。利用手持技術(shù)配合自制的教具，實(shí)時(shí)、快速、直觀地顯示中和反應(yīng)在反應(yīng)過程中的溫度變化，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確地計(jì)算出中和熱值。有助于學(xué)生從定性和定量的角度對(duì)酸堿發(fā)生中和反應(yīng)過程中的熱效應(yīng)進(jìn)行全面深人的理解。

關(guān)鍵詞：手持技術(shù)；中和熱測(cè)定；溫度傳感器

文章編號(hào)：1008-0546（2014）04-0091-02 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、問題提出

中和熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)作為高中化學(xué)教材中的一個(gè)必修的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在原人教版第三冊(cè)教材和新人教版、蘇教版、魯科版三套教材中均有被列為學(xué)生需做實(shí)驗(yàn)，對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力，完成教學(xué)目標(biāo)，有非常重要的作用。

該實(shí)驗(yàn)在操作過程中主要借助中和熱實(shí)驗(yàn)測(cè)定裝置利用溫度計(jì)來測(cè)量反應(yīng)前后的溫度，運(yùn)用相應(yīng)公式計(jì)算反應(yīng)放出的熱量。但在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的過程中，需要不斷地讀取溫度計(jì)顯示的溫度，實(shí)驗(yàn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)于裝置的要求較高，從實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)計(jì)算出的中和熱數(shù)值與理論值也可能相差較大。在實(shí)驗(yàn)的研究過程中發(fā)現(xiàn)借助手持技術(shù)可以很好地解決上述問題。

二、實(shí)驗(yàn)研究

1. 儀器及藥品

（1）儀器： 計(jì)算機(jī)、思邁數(shù)據(jù)采集器及配套計(jì)算機(jī)軟件軟件、普通溫度傳感器、簡(jiǎn)易量熱器（自制）、50 mL量筒（2個(gè)）、濾紙。

（2）藥品： 0.5 mol/L HCl溶液 、0.55 mol/L NaOH溶液。

2. 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）簡(jiǎn)易量熱器的自制：把2個(gè)150mL的一次性紙杯疊在一起，然后放入空的塑料罐（如空茶葉罐）中。在塑料罐蓋子上打個(gè)與溫度傳感器一樣大的孔，把溫度傳感器從孔中插入，蓋上蓋子，就制成一個(gè)簡(jiǎn)易的量熱器。如圖1-圖3所示。

（2）將數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器、計(jì)算機(jī)三者相連接。

如圖4所示。

（3）打開“思邁數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通用”軟件。打開“數(shù)據(jù)列表”，選擇自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)的頻率為“1Hz”；

（4）用量筒量取50 mL 0.5 mol/L HCl溶液，將溫度傳感器的探頭插入HCl溶液，待傳感器讀數(shù)穩(wěn)定后，將其對(duì)應(yīng)的HCl溶液的溫度（Thcl）填入表1。

（5）將溫度傳感器從HCl溶液中取出，用蒸餾水清洗干凈，并用濾紙吸干待用。

（6）用另一只量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液，倒入簡(jiǎn)易量熱器內(nèi)筒中。用溫度傳感器測(cè)量其溫度TNaOH并填入表1。

（7）計(jì)算兩種溶液的平均溫度記為T1 填入表1，重復(fù)步驟（5）。

（8）將50mL 0.50mol/L HCl溶液倒入裝有NaOH溶液倒入簡(jiǎn)易量熱器內(nèi)筒，迅速蓋上帶有溫度傳感器的量熱器的蓋子，右手點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)列表”中的“開始讀數(shù)”按鈕，開始記錄數(shù)據(jù)，左手手握量熱器外壁，輕輕震蕩，使溶液均勻反應(yīng)。

（9）當(dāng)溫度傳感器讀數(shù)不再上升時(shí)，點(diǎn)擊“停止讀數(shù)”按鈕，停止記錄數(shù)據(jù)，讀取最高溫度記為T2填入表1。然后點(diǎn)擊“分析”按鈕，選擇X軸表示時(shí)間，Y軸表示溫度，作出“溫度-時(shí)間”曲線。并利用如下公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

（10）重復(fù)步驟（1）-（9）2-3次，把所得數(shù)據(jù)填入表1，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算數(shù)據(jù)。

3. 數(shù)據(jù)記錄與分析

其中的一次實(shí)驗(yàn)圖像如圖5所示

中和熱計(jì)算：

H=-0.418（T2 - T1）/0. 025 kJ/mol=-55.23kJ/mol

教師參考書中給出稀HCl與稀NaOH溶液反應(yīng)的過程反應(yīng)放出的熱量與中和熱的理論值（-57.3 kJ/mol），實(shí)際測(cè)量值為-55.23kJ/mol。相對(duì)誤差=（57.3-55.23）/55.23=3.74%。該誤差完在中學(xué)階段做中和熱測(cè)量實(shí)驗(yàn)的允許范圍之內(nèi)。

三、創(chuàng)新優(yōu)點(diǎn)

（1）手持技術(shù)系統(tǒng)提供比紅水或水銀溫度計(jì)更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本簡(jiǎn)易量熱器借助手持技術(shù)，實(shí)時(shí)、快速、直觀地顯示稀HCl與稀NaOH溶液在反應(yīng)過程中的溫度-時(shí)間曲線，學(xué)生通過曲線更容易判斷溫度的最高點(diǎn)，大大縮短了實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間。

（2）使用手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)不只是讓學(xué)生簡(jiǎn)單地使用該儀器完成實(shí)驗(yàn)操作，更要培訓(xùn)學(xué)生的讀圖、分析和處理數(shù)據(jù)的能力；既了解了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段，又培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情和積極性。

（3）實(shí)驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)： 專業(yè)的量熱器精度是高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴；本簡(jiǎn)易量熱器材料易得，制作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，可以長(zhǎng)期使用，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，便于推廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉靜怡 ，倪姍姍.基于手持技術(shù)的中和熱測(cè)定的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2008，（9）endprint