一、研究背景
反应热是中学化学中非常重要的核心概念,主要引导学生从能量的角度认识物质发生化学反应的过程。为了帮助学生直观地认识人教版高中《化学(选修4)》内容中的化学反应原理[1],笔者设计了直接测定中和热的实验方案。而实际的情况是很多化学反应的反应热往往很难直接测定,只能通过间接的方式进行。
测定一些容易测量反应的反应热,可以利用盖斯定律,通过化学计算的方式可以得到结果。随着科技的发展,测量方法和手段越来越简便,许多研究者借助教材中的中和热测定实验模型,开发了基于手持技术[2-4]测定各类酸碱反应的中和热、弱酸弱碱的电离热、金属镁的燃烧热的实验方案。但是手持设备价格昂贵、设备复杂、操作烦琐、携带不便。智能手机由于具有媲美笔记本电脑的强大数据处理性能且便携,给化学实验检测数据带来了契机。温宁红利用智能手机辅助教学,提出了一种利用其测定维生素B12含量的分光光度法[5];汪秋英等利用数码成像比色法探究了反应物浓度对化学反应速率的影响[6]。
本实验通过使用智能手机对反应前后溶液温度的数字化测量,通过可视化的温度曲线展示,帮助学生进一步认识物质在化学变化过程中伴随的能量变化,并结合盖斯定律测定一些在中学实验无法直接测定的反应热,加强学生对化学反应热效应的理解,强化盖斯定律在热化学方程式计算中的应用。
二、实验原理
三、实验过程
四、实验特色
五、结语
实验中数据处理方法以教材中和热的测量实验为模型,结合盖斯定律分别测量了弱酸弱碱的解离热以及金属锌的燃烧热。通过真实情景的学习体验,可以促进学生加深对中和热、燃烧热概念的理解,更能帮助学生在真实情景中理解盖斯定律的内涵,提高学生对盖斯定律在现实生活生产中意义的认识。
参考文献
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[2] 连良霞,潘祥泰.基于手持技术的中和热测定的实验创新[J].化学教与学,2014(4):91-92.
[3] 白涛,冉甜,谢乐欣.基于温差测量的数字化实验两则[J].化学教学,2017(12):54-57.
[4] 杨琼,胡巢生.基于化学学科核心素养的盖斯定律教学[J].化学教学,2018(2):13-15.
[5] 温宁红,倪刚,李海玲,等.利用智能手机测定药剂中维生素B12含量的研究[J].化学教育(中英文),2019,40(9):75-77.
[6] 汪秋英,吴承旺,王素琴,等.数码成像比色法探究反应物浓度对化学反应速率的影响[J].化学教育(中英文)2018,39(5):65-69.
[7] 王磊,陈光巨.普通高中课程标准实验教科书化学化学反应原理选修[M].济南:山东科学技术出版社,2006:2-10.
[8] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版)[M].北京:人民教育出版社,2018:3-5.
[9] 孙艳辉,何广平,马国正,等.物理化学实用手册[M].北京:化学工业出版社,2016:533-555.
任动 倪刚 吴晓 温宁红 宁夏大学化学化工学院 |