略谈基于传感技术的中学化学实验
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略谈基于传感技术的中学化学实验 研究现状与发展趋势 魏 锐. 北京师范大学化学学院 100875 [email protected] 什么是传感器. 传感器 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。. 测量环境. 信号检出器. 输出. 被测信号. 放大变换. 信号处理. 信号检测. 基于传感器的新型实验技术. 数据采集器介绍. “ 探世界 ” 万能数据采集器是一个具有强大数据采集与数据分析功能的综合理科实验系统。

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略谈基于传感技术的中学化学实验 研究现状与发展趋势 魏 锐

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Presentation Transcript


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略谈基于传感技术的中学化学实验

研究现状与发展趋势

魏 锐

北京师范大学化学学院 100875

[email protected]


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什么是传感器

  • 传感器

    能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。

测量环境

信号检出器

输出

被测信号

放大变换

信号处理

信号检测


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基于传感器的新型实验技术


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数据采集器介绍

“探世界”万能数据采集器是一个具有强大数据采集与数据分析功能的综合理科实验系统。

它把实验过程中的物理信号转变为数字信号输出,全程跟踪实验过程中的数据变化并以多种形式显示实验结果。

  • 独立的数据采集功能,大屏幕液晶显示。

  • 实时显示

  • 可以保存100个实验

  • 便携

  • 与计算机的交互性

  • 自动识别各种传感器

  • 能随时增添新的传感器

  • 支持多达8个传感器同时工作,

  • 数据采集速率高达每秒21000个数据点

  • 4个按键就可以实现对9个功能菜单及其

  • 命令的浏览与设置


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系统软件介绍

主工具栏

视频窗口

数据地图

图形窗口

列表窗口

列表工具栏

图形工具栏


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感受反应过程中的能量变化

  • 温度计(定量)

  • 触觉(定性)


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温度传感器

数字温度计

锌与硫酸铜溶液反应


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硫代硫酸钠结晶过程温度曲线

无水硫酸铜水化过程温度曲线


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酸碱中和反应的反应热


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43

41

39

37

35

33

31

29

27

空气

二氧化碳

温度

氮气

氧气

时间

12∶00 12∶30 13∶00 13∶30 14∶00

图1

图2

将制得的N2、O2、CO2及空气4瓶气体放在室外的太阳光下,在互相不遮太阳光的条件下尽量使集气瓶靠近,以保证地表和光照条件。将温度传感器插入4个集气瓶中,连接好装置(如图1所示)。打开数据采集器,实验时间从北京时间12∶00到14∶00,测得此期间4种气体在太阳光照射下的温度变化情况如图2所示。由图2分析,在实验的大部分时间内4瓶气体的温度由高到低的顺序是:。 (南京市2005年中考文化考试化学试题)


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探究离子反应的实质

  • H2SO4溶液与Ba(OH)2溶液的反应


H 2 so 4 ba oh 2

H2SO4溶液与Ba(OH)2溶液的反应

电导率传感器

电导率计


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  • CO2与Ca(OH)2溶液的反应


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向澄清石灰水中通入二氧化碳


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向NaOH溶液中滴加盐酸电导率的变化


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绘制酸碱中和滴定曲线

  • 课标p25、p29:“活动探究建议:用pH计测定反应过程中溶液pH的变化,绘制滴定曲线”(反应原理、实验化学)

pH计检测、描点、作图


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绘制酸碱中和滴定曲线

pH传感器

pH计


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·滴定突跃

·指示终点

·醋酸含量

酸碱中和滴定曲线


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酸碱中和滴定曲线


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氢氧化钠滴定醋酸

盐酸滴定氨水


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盐酸滴定碳酸钠的滴定曲线


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研究影响化学平衡移动的因素

  • 浓度对Fe(SCN)3络合平衡的影响

  • 压强对NO2双聚平衡的影响


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浓度对Fe(SCN)3络合平衡的影响


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滤光片

橡胶盖

调节旋钮

比色皿

光电二

极管

光源

透射光(I)

入射光(I0)

色度计

可见分光光度计


Fe scn 3

浓度对Fe(SCN)3络合平衡的影响


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用色度计传感器研究浓度对平衡移动的影响


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浓度对平衡移动的影响


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压强对NO2双聚平衡的影响


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压强对NO2双聚平衡的影响


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用色度计传感器研究压强对平衡移动的影响


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原平衡

条件改变

平衡移动

新平衡


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浓度-时间曲线

透光率-时间曲线


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含铁食物(补铁剂)中铁含量的测定


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化学反应速率的测定

  • 课标p24:“通过实验测定某些化学反应的速率”


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镁条与盐酸反应速率的测定

压强传感器


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镁条与盐酸反应


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