實驗六新型實驗技術(shù)的應(yīng)用實驗6-1利用微型實驗儀器電解水實驗設(shè)計實驗?zāi)康?.理解在不同電解質(zhì)溶液環(huán)境中電解水的原理規(guī)律；2.探究微型實驗儀器電解水過程中電極變化原因。實驗原理用大頭針〔鍍鎳〕作電極電解水，稀硫酸，氫氧化鈉，硫酸鈉的原理實際上是電解水的原理。電極不參與反響時電解水的電極反響方程式如下：酸性堿性陰極：QUOTEQUOTE陽極：QUOTEQUOTE假設(shè)大頭針外部的鍍層破損，電極變成鐵電極，那么陽極反響變?yōu)椋篞UOTE在堿性或者中性條件下，亞鐵離子不穩(wěn)定，于是發(fā)生：實驗過程【實驗儀器與試劑】儀器：多用滴管、井穴板、低壓電源、大頭針〔外表鍍鎳〕、肥皂水、火柴、試劑：去離子水、Na2SO4溶液〔0.5mol/L〕、NaOH溶液〔0.5mol/L〕、H2SO4溶液〔0.5mol/L〕【實驗裝置】【實驗步驟】用多用滴管中分別吸取去離子水，Na2SO4溶液〔0.5mol/L〕、NaOH溶液〔0.5mol/L〕、H2SO4溶液〔0.5mol/L〕，插入兩根大頭針作為電極、連接低壓電源，觀察現(xiàn)象；當多用滴管中產(chǎn)生較多氣泡時，將滴管尖嘴插入井穴板中盛有的肥皂水中，用火柴點燃吹起的肥皂泡；實驗一段時間后，觀察電極〔大頭針〕的變化?！緦嶒炗涗洝侩娊馑畬嶒灛F(xiàn)象實驗解釋電極溶液肥皂泡負極：氣泡比正極多，整體產(chǎn)生氣泡的速度較慢，隨時間推移，水逐漸變黃。正極：有氣泡產(chǎn)生。溶液逐漸變黃肥皂泡產(chǎn)生速度較慢，但點燃沒有明顯的爆鳴聲。陰極的反響：陽極的反響：產(chǎn)生的氣泡比擬少沒有爆鳴聲電解氫氧化鈉〔2摩爾/升〕實驗現(xiàn)象實驗解釋電極溶液肥皂泡兩極都有氣泡產(chǎn)生，產(chǎn)生陽極大頭針處有紅褐色沉淀產(chǎn)生。溶液顏色沒有明顯變化，電解后的溶液溫度升高肥皂泡產(chǎn)生速度較快，但點燃有明顯的爆鳴聲。陰極的反響：陽極的反響：因此能看到紅褐色沉淀電解氯化銅溶液〔1摩爾/升〕陰極上有銅析出，陽極附近溶液由綠色變成棕黃色，通往肥皂水后無氣泡產(chǎn)生。實驗現(xiàn)象實驗解釋電極溶液肥皂泡兩極都有氣泡產(chǎn)生。陰極上有銅析出，陽極附近溶液由綠色變成棕黃色↓陽極附近溶液由綠色變成棕黃色通往肥皂水后無氣泡產(chǎn)生陰極的反響：Cu2++2e-=Cu

陽極的反響：2Cl-—2e-=Cl2電解總反響：Cu2++2Cl-=Cl2+Cu四、問題與探究由上述實驗現(xiàn)象可知：1.電解去離子水，由于其中可自由移動的離子數(shù)量少，因此速率很慢，看不到明顯有氣泡產(chǎn)生現(xiàn)象。2.參加稀硫酸、硫酸鈉、氫氧化鈉等強電解質(zhì)溶液，溶液導電性大大增強，有明顯的電解現(xiàn)象。此時溶液中放電的離子仍是H+、OH-，電解的物質(zhì)仍然是水。3.在我們實驗中，由于使用的大頭針鍍層破損，鐵與電解液直接接觸，在電解水過程中鐵質(zhì)大頭針在陽極被氧化為亞鐵離子，在堿性或中性條件下，被空氣繼續(xù)氧化成三價鐵離子，并結(jié)合氫氧根離子，最終變成氫氧化鐵紅褐色沉淀，由于量較少，故呈棕黃色。電解過程中產(chǎn)生氫氣與氧氣，因此能吹起肥皂泡，并由于氫氣不純，所以點燃肥皂泡會發(fā)生清脆響亮的爆鳴聲。從上述實驗我們可以看到微型化學實驗具有“實驗儀器微型化〞和“試劑用量節(jié)約化〞兩個根本特征，因此儀器價格相對低廉、實驗較易于成功，過程較為環(huán)保、不會造成危險。所以應(yīng)用微型化學實驗有利于激發(fā)學生學習化學的興趣、培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和綠色化學觀念、培養(yǎng)學生的動手能力和觀察能力、培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維能力和探究能力等。但在本實驗中，由于氣體混合在一起，我們無法證明有氧氣產(chǎn)生，也無法證明可燃性氣體是氫氣，也無法對陰陽極產(chǎn)生的氧氣與氫氣進行定量比擬。這是一個值得繼續(xù)探討的問題。實驗6-2手持技術(shù)在實驗教學中的應(yīng)用研究【實驗題目】利用手持技術(shù)研究酸堿中和反響pH的變化規(guī)律【實驗?zāi)康摹拷虒W研究目的將手持技術(shù)應(yīng)用于研究性學習，既表達了新一輪根底教育改革的思想和理念，又符合學生學習的認知規(guī)律。依據(jù)教育學以及教育心理學的理論，通過對學生運用手持技術(shù)進行研究性學習的心理機制的研究，探討如何充分發(fā)揮手持技術(shù)的優(yōu)勢，將其作為強有力的認知工具應(yīng)用于研究性學習中。通過手持實驗的操作，掌握手持實驗技術(shù)并運用于化學實驗中提高學生科學探究和解決問題的能力。本次實驗?zāi)康?.學會利用手持技術(shù)測量中和反響pH的變化。2.理解手持實驗技術(shù)在實驗教學中的應(yīng)用原理3.通過手持實驗的操作，掌握手持實驗技術(shù)并運用于化學實驗中4.利用手持技術(shù)研究酸堿中和反響pH的變化規(guī)律二、實驗原理手持實驗技術(shù)是一套先進的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以利用對許多自然現(xiàn)象和科學進行探究性學習。手持實驗技術(shù)主要由兩局部組成：數(shù)據(jù)采集器和傳感器。傳感器是一系列根據(jù)一定的物理化學原理制成的物理化學量的感應(yīng)器具，它們能把外界環(huán)境中的某個物理化學量的變化以電信號的方式輸出，再經(jīng)數(shù)據(jù)模擬裝置轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)或圖表的形式在數(shù)據(jù)采集器顯示并存儲起來。三、實驗過程1.【實驗儀器與試劑】數(shù)據(jù)采集器pH傳感器、磁力攪拌器、磁力攪拌子、酸式滴定管、100mL燒杯；0.1mol/L氫氧化鈉溶液、0.1mol/L醋酸溶液、0.1mol/L鹽酸。2.實驗裝置圖圖一圖二圖三3.實驗步驟量取25mL氫氧化鈉溶液〔0.1mol/L〕于100mL燒杯中；酸式滴定管用0.1mol/L鹽酸潤洗，裝液，調(diào)零；翻開磁力攪拌器，設(shè)置軟件，開始記錄數(shù)據(jù)的同時翻開酸式滴定管活塞，控制滴加速度穩(wěn)定；待參加鹽酸與氫氧化鈉溶液體積比約為1：1，停止數(shù)據(jù)記錄，關(guān)閉酸式滴定管活塞、磁力攪拌器，撤除并清洗儀器。本次實驗中，進行了三次滴定，前兩次用鹽酸滴定，第三次用醋酸滴定。4.實驗記錄第一次用鹽酸滴定——圖1pH-時間變化曲線第二次用鹽酸滴定——圖2pH-時間變化曲線第三次用醋酸滴定圖3pH-時間變化曲線四、問題與探究如圖1所示，在第260秒左右pH發(fā)生了突躍，從1變?yōu)?。如圖2所示，在第135秒左右pH發(fā)生了突躍，從1變?yōu)?。如圖3所示，在第83秒左右pH發(fā)生了突躍，從3.3變?yōu)?，圖中B-C段溶液pH變化不均勻可能是由于磁振子轉(zhuǎn)動過程中對pH探頭有影響，較好的突躍應(yīng)該是較平滑的。以往的滴定實驗都只是定性試驗，我們只能通過滴加指示劑，通過溶液顏色的變化來說明pH發(fā)生突變，只能知道化學計量點附近溶液顏色從無色到淡紅色再到紅色，從而說明化學計量點的存在。但學生無法知道中和滴定過程中具體的pH值變化、滴定前后溶液中各種粒子濃度變化，無法對化學計量點附近的突躍進行理性認識?，F(xiàn)在通過pH傳感器，利用手持技術(shù)，不僅操作方便簡單，在學生保持對實驗的感性認識的同時，還可以讓學生觀察到溶液在整個滴定過程中具體pH數(shù)值的變化情況，讓學生對化學計量點附近的突躍進行理性認識。五、實驗后的自我反思與評價目前我們所提出的探究性實驗，是以學生為課堂和實踐活動中的主體，教師引導學生探討或師生共同探索，這為手持技術(shù)應(yīng)用于中學實驗提供了廣闊的平臺。除此之外，手持技術(shù)在中學化學實驗中的應(yīng)用可以使實驗更加現(xiàn)代化?；瘜W實驗不僅在實驗室進行，還可以在戶外等場所隨時隨地進行。一些在傳統(tǒng)實驗室無法實施的實驗也可順利進行；一些難于理解的科學概念和原理，借助于手持技術(shù)的實驗變得容易認知。此外，在實驗結(jié)果上，儀器會自動顯示給學生清晰的實驗結(jié)果而不需進行復雜的數(shù)據(jù)處理工作。實驗的綜合化不僅表達在實驗手段上，同時也表達在實驗內(nèi)容上。實驗手段的綜合化主要是指在手持技術(shù)實驗中，應(yīng)用了不同的實驗儀器、裝置，具有廣泛性和綜合性。計算機、數(shù)