用数据“说话”

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翻新时间：2023-02-17

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用数据“说话”

一、深入审视实验

在教学过程中，如果只是按书本要求完成这个实验，无非让学生重温一次碳酸钠作为盐的通性――“能与强酸反应生成CO2”，这显然是不够的。因为这个反应对学生来说已经不是新的知识，有的学生甚至在初中就已经做过该实验。

作为教师，不能只是按部就班地“教教材”，而要在准确领会教材编写者意图的基础上，充分认识到该实验的地位和作用，合理挖掘，创新使用，达到用“教材教”的目的。教材将该实验安排在此，除了让学生再认识碳酸钠这种常用物质外，还承载着另一个重要的功能：为下一课时“离子反应”的教学做准备。

碳酸钠与盐酸反应本质上是离子间的反应：第一阶段是CO2-3与H+反应生成HCO-3，并无气泡；第二阶段HCO-3与H+反应生成CO2，才产生气泡。如果采用教材上的实验方法，观察第一阶段“没有气泡”的现象非常困难，导致学生对碳酸钠与酸反应的本质认识模糊，理解不清，也不利于后续的“离子反应”教学。

二、创新实验方法

教学应在学生已有认知基础上，注重方法的指导和能力的培养。采用数字化实验方法，能使碳酸钠与盐酸反应的过程“可视化”，明显降低教学难度，解决常规实验手段不能解决的难题。既突出了该课时的重点，也有利于突破该课时的难点。具体操作步骤如下：

（1）连接数据采集器、pH传感器、pH电极、滴数传感器并与计算机相连。

（3）打开计算机上的数字化实验软件，进行滴数、表格和绘图设置。平铺窗口，可在显示屏上同时看到滴数、pH、体积和V-pH曲线图。开启搅拌器的开关，注意不要让磁子触碰电极。观察pH窗口显示的数值，即碳酸钠溶液的pH。

（4）打开滴管的旋塞，逐滴加入盐酸，滴速不要过快，观察。当pH下降至接近1时，关闭旋塞，点击“停止”，处理并保存图像。

（5）将烧杯内溶液改为30 mL 0.1 mol・L-1的碳酸氢钠溶液，重复以上实验。

三、结果分析

图2 碳酸氢钠与盐酸反应的V-pH图像数字化实验是信息时代背景下教育信息技术与化学学科相互融合的产物。借助计算机软件系统和传感技术可将一些化学反应的现象如颜色的变化、气体的产生、溶液酸碱性的变化、离子浓度的变化等实时转换为数字、图像等可监测的信号，帮助人们更深入地研究化学现象背后的反应本质和规律，具有先进、便捷、实时、准确、综合、直观等特点。与普通的化学实验相比，数字化实验具有操作方法简便、实验现象明显、实验过程绿色化等优点。

本实验改进了“观察”方法，增加了对比实验。用传感器实时采集反应过程中溶液的pH数据，由计算机软件自动生成溶液pH随盐酸体积变化的图像，直观、准确地展现了碳酸钠与盐酸反应的全过程，精确地揭示了反应的数量关系，将定性实验升华为定量实验，从而使学生更深刻地认识反应的本质，提升学生学习化学的兴趣。