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标题 数字化手持技术在影响盐类水解因素中的应用研究
范文 陈丹++刘补云






摘要：运用数字化手持技术测定不同浓度盐溶液的pH及其变化曲线，探究盐溶液的浓度及酸碱度对盐类水解程度的影响，达到数字化手持技术与学科课程整合的最佳效果。通过对盐类水解实际应用的具体分析，提高了学习效率，提升了学生认识问题本质的能力，让学生体会到化学来源于生活，服务于生活。
关键词：数字化手持技术；盐类水解；影响因素；浓度；酸碱度
文章编号：1005-6629（2016）2-0051-03
中图分类号：G633.8
文献标识码：B
随着教育部对基础教育信息化建设的大力推进，加快了基础教育系统普及信息化的步伐，为一线教师充分利用现代化信息技术和丰富的数字资源，深化教育教学改革，探索新兴技术形态的教育应用与创新提供了优越的条件。促成了信息化和教育教学改革的有机结合，促进了数字化技术在中小学实验教学中的应用。手持式分析仪因其具有便携性、准确性、实时性、直观性和综合性等优势，加之配备成本合理、可普及性强，已在中学实验教学中得到了应用。特别是数字化手持技术可以通过计算机直观地呈现实验数据变化过程，趣味性强，有利于学生理解，深受一线教师青睐。本文即利用手持技术测定盐类水解受外界条件变化的影响，观察盐类水解导致的pH变化趋势，激发学生动手参与探究影响水解的其他因素的积极性和主动性。
1 数字化手持技术测定盐类水解实验
盐类的水解是高中化学反应原理的重要组成部分，盐类水解程度除与盐本身的性质有关外，还受溶液浓度、温度、酸碱度等因素的影响。学生对盐类的水解理解比较困难，源于学生对这一过程看不到摸不着。常规教学中教师一般借助有色溶液发生水解程度随着温度的变化而变化讲解，例如FeCl3溶液在沸水中可以完全水解生成棕色的Fe（OH）3沉淀；或者借助指示剂分析，例如Na2CO3溶液中滴加酚酞，溶液呈粉红色，加热后其红色会加深。在此基础上，归纳出哪一类盐能水解，哪一类盐难水解。对于浓度和酸碱度对盐类水解的影响，教师多依据理论分析规律，学生也只是有一定感性认识，难以切实理解。数字化手持技术测定盐溶液的pH随外界因素变化而变化，具有常规实验手段不可替代的作用。利用溶液的吸光度研究FeCl3溶液受温度、酸碱度、浓度等因素影响的水解情况也有比较细致的研究，但对无色溶液水解过程pH的变化尚没有系统的研究。本实验对无色CH3COONa溶液在室温下受浓度、酸碱度影响的水解情况进行了探究，并在实际教学中予以应用。
1.1 实验原理
CH3COONa水溶液水解显碱性，其水解电离方程式为。溶液的浓度、酸碱度及温度的变化均会影响其水解的程度，从而引起水解平衡的移动，导致溶液pH的变化。
1.2 实验药品和仪器
实验药品：0.600 mol/L CH3COONa溶液、0.10 mol/L NaOH溶液、0.12 mol/L盐酸、蒸馏水
实验仪器：多功能手持分析仪（PASCO XplorerGLX PS-2002）、pH传感器（包括pH电极）、计算机、磁力搅拌器、烧杯（150mL）等
实验装置图：图1
1.3 实验内容及步骤
考虑到本次实验在—节课时间范围内完成以及常规教学活动中控制变量的局限性，本次实验没有严格控制温度，均在室温下进行。
1.3.1 溶液浓度对醋酸钠水解的影响
（1）在室温下，将0.600 mol/L的CH3COONa溶液分别稀释为0.300 mol/L、0.150 mol/L、0.075mol/L，连同起始溶液按浓度由小到大依次标记为1～4组进行实验。
（2）分别将4组待测液进行以下操作。取待测溶液约80mL倒入洁净的烧杯中，放置在磁力搅拌器上，按图1连接装置，将数据采集器、pH传感器（包括pH电极）连接好，再将数据采集器与计算机连接，设置数据采集器的采样率为0.5 samples/s，将电极插入溶液中（保证玻璃球浸泡在溶液中）并固定好，开启磁力搅拌器，同时开启数据采集器测定溶液pH。记录实验数据。
（3）根据数据分别绘制如图2、图3所示曲线，由图2知在一定温度下不同浓度CH3COONa溶液的pH是一个定值，不随时间的变化而变化。由图3可看出CH3COONa溶液浓度与pH之间存在增函数关系，且pH增长的趋势随着浓度的增大而减弱。这说明增加CH3COONa溶液的浓度可以促进水解，但其促进水解的作用会随着浓度的增加而逐渐减弱，即CH3COONa溶液的浓度越大，CH3COO-离子水解的程度反而越小。
1.3.2 溶液酸碱度对醋酸钠水解的影响
（1）在室温下，将0.600 mol/L的CH3COONa溶液稀释为0.1000 mol/L备用。
（2）取100mL 0.1000 mol/L的CH3COONa溶液倒入烧杯中，按图1连接装置，将数据采集器、pH传感器（包括pH电极）连接好，再将数据采集器与计算机连接，设置数据采集器的采样率为0.5 samples/s，将电极插入溶液中（保证玻璃球浸泡在溶液中）并固定好，开动磁力搅拌器，同时开启数据采集器测定溶液pH，之后滴入两滴0.1 mol/L氢氧化钠溶液，观察溶液的实时pH变化曲线。记录实验数据。
（3）另取0.1000 mol/L CH3COONa溶液100mL倒入烧杯中，按图1连接装置，设置数据采集器的采样率为0.5 samples/s，将电极插入溶液中（保证玻璃球浸泡在溶液中）并固定好，开动磁力搅拌器，同时开启数据采集器测定溶液pH，之后滴入两滴0.12 mol/L盐酸溶液，观察溶液的实时pH变化曲线。记录实验数据。
（4）根据记录数据，分别绘制如图4、图5曲线。由图4看出，加入NaOH溶液后，由于OH-浓度增大，溶液的pH会突然增大，但之后又逐渐减小，说明水解平衡向逆反应方向移动，导致OH-浓度减小，表明NaOH溶液可抑制CH3COONa的水解，最终溶液的pH比初始大，符合勒夏特列原理。由图5看出，加入盐酸之后，由于H+浓度增大，pH会突然减小，但之后pH又逐渐增大，说明平衡向正反应方向移动了，表明加入盐酸后，促进了醋酸钠的水解。最终溶液的pH比初始小，符合勒夏特列原理。
1.4 结论性分析
（1）盐类的水解程度与溶液的浓度有关。其他条件不变，浓度增大，盐类的水解程度反而减小。
（2）盐类的水解程度与酸碱度有关。其他条件不变，强碱弱酸盐（如CH3COONa）随着pH的增大水解能力减弱，反之强酸弱碱盐[如Al2（SO4）3溶液]随着pH的增大水解能力增强。
2 数字化手持技术实验在课堂教学中的应用实例
以高中《化学反应原理》“盐类的水解”第2课时“影响盐类水解的主要因素和盐类水解的应用”为例，将数字化手持技术实验融人课堂教学中。
2.1 教学重难点
重点：各因素对盐类水解的影响及应用。
难点：溶液的浓度及酸碱度对盐类水解程度的影响。
2.2 教学过程
（1）导入新课。提出问题“为什么用热的纯碱溶液清洗油污效果会很好”，拉近化学与学生生活的关系，激发学生的兴趣和求知欲望。
（2）学生实验。以等体积、等浓度碳酸钠和醋酸钠溶液中滴加酚酞试液为例分组实验探究盐的组成与盐的水解平衡的关系；以氯化铁溶液为例探究温度与盐的水解平衡的关系。
（3）演示实验。通过数字化手持技术演示浓度及溶液的酸碱度对醋酸钠溶液水解平衡的影响相关实验。通过多媒体呈现在大屏幕上。
（4）学生活动。实验现象观察后小组讨论影响盐溶液水解的因素及趋势。
（5）师生归纳。组成盐的酸的酸性或碱的碱性越弱时，盐类的水解程度越大；升高温度，盐的水解程度增大；盐浓度越大，水解程度越小；加入NaOH溶液，抑制强碱弱酸盐的水解，加入盐酸，促进强碱弱酸盐的水解。
（6）应用拓展。教师抛出问题，小组讨论。
①为什么用热的纯碱溶液清洗油污效果会很好？
小组A：碱性越强去除油污能力越强。纯碱溶液受热温度升高，促进纯碱水解，碱性增强，提高了其去除油污能力。
②实验室配制—定浓度的氯化铁溶液时常加入适量盐酸，为什么？
小组B：氯化铁属于强酸弱碱盐，其水溶液易水解，加入盐酸，提高溶液的酸度，可以有效抑制其水解。
③日常生活中可用明矾净水，吸附水中悬浮的小颗粒，其原理是水解产生胶状物Al（OH）3，要想提高明矾净水能力，则可适当加入少量食用碱，为什么？
小组C：加入纯碱溶液碱性增强，碱性环境促进明矾水解，产生更多的胶状物，吸附能力增强，提高净水能力。
教师小结：同学们已经很好地掌握了影响盐类水解的因素，并能解决生活中的实际问题。
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更新时间：2025/3/15 4:37:26