手持技术在中学化学实验教学中的运用(2)

幕显示“传感器通道——温度”后，接着显示图4：

? 设置采样率：根据需要设置，通过按“←”或键“→”键可选择频率： ……;10/min、1/10sec 、 1/sec、 10/S、25/S、50/S、100/S、500/S……。本实验选择：“1/10sec” →按“回车” 键下到“采样数”处。

? 设置采样数：根据需要通过按“←”或键“→”

键可选择选择，20 、 50、 100、500、1000、2000、……本实验选择：“10000” →按“回车” 键下到“显示方式”处

? 设置显示方式：根据需要通过按“←”或键“→”键可选择选择方式：条图、表格、曲线、数字。本实验选择：“曲线”，按“ESC”键回到“主菜单”（图1） 2、采集数据

? 按“执行”键（回车键）开始采集数据，同时打开“探世界”软件（事先安装在电脑中），电脑屏幕会出现数据采集界面（事先数据采集器与电脑连接好），

温度 ／ ℃

图4

4

3 41 39 37

空气

氧气

二氧化碳

氮气

时间

12∶00 12∶30 13∶00 13∶30 14∶00

随着实验的进行，从电脑屏幕可观察到曲线从起点出来（12：00）慢慢的到终点（14：00）。实验结束（也可在实验结束后从文件夹中观察到）。 3、实验结果分析

从实验数据可看出： ?

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：CO2 、空气、N2、 O2 ? 从结论可知：二氧化碳是造成温室效应的罪魁祸首 六、仪器参数设置依据及注意事项

（1）采样频率的设置

应根据反应速度的快慢来确定，反应速率快，采样频率要设置快（一般是采样对象反应速度的 2 倍或以上），反之则慢。

（2）采样总数的设置：需要根据情况来确定。 ? 对于在不断变化的测定对象：

需要根据反应的总时间和频率来设置，其公式为： 采样数＝采样时间×采样频率

注意：其中采样时间的单位应与采样频率相同。

例如：探究浓度对过氧化氢分解速率的影响时，因反应比较快大约在2分钟内能够完成，因此，设置仪器参数为：

采样频率：10/S

采样数：120S×10/S=1200个 显示方式：曲线

? 对于反应已经停止的对象（如测定吸光度），采样数则可以用 “连续”。在连续不断的过程中测定某物质或某浓度的透射率。 七、传感器的选择依据

以探究反应速率实验为例谈传感器的选择。

? 生成气体的反应－可以用压强传感器测定单位时间内压强的变化 ? 生成有色物质的反应－可以用色度传感器测定单位时间内色度的变化

? 逐渐生成有色物质（或沉淀）——可以用光强传感器测定单位时间内光强的变化 ? 伴随明显的热效应－可以用温度传感器测定单位时间内温度的变化

? 溶液中离子浓度或种类的改变－可以用电导率（或离子）传感器测定单位时间内电导率（或离子）的变化 八、资源介绍

教材：

? 手持技术在理科实验中的应用研究——钱扬义

? 手持技术在研究型学习中的应用及其心理学基础——钱扬义 ? 手持技术在化学学习中的应用与建模研究——钱扬义 ? 传感技术——化学实验探究手册——王磊、魏锐、范琳 网站：

? “我爱你化学网” ：http://www.520hx.com.cn/

基于传感技术的化学实验研究 ——用色度传感器测定补钙剂中钙的含量

一、

实验目的

1．初步掌握手持技术的组成、原理和特点。

2．学会用手持技术测定补钙剂中钙的含量的测定方法。 二、

实验内容

用手持技术中的色度计测定补钙剂中钙的含量。 三、

实验原理

1. 化学原理：Ca2+ + 酸性铬蓝K == Ca2+-指示剂（红色络合物）

ε=498nm pH=11

A1/A2=C1/C2 A=lg（1/T）=KC 2. 色度计工作原理：

滤光片： 470nm---蓝 565nm---绿 635nm---红 本实验选择蓝色滤光片，放置t=10min 四、

要求及注意事项

1、用Excel或Origin处理结果、制作标准曲线，并将图贴在报告纸上（△A,C），图的大

小控制在6×8cm左右。

2、制作的标准曲线图时，要求在图中标出回归方程（y=ax+b）、相关系数（R2）。 3、爱护仪器，严格按操作说明进行操作。

4、规范操作：（1）正确选择实验用水；（2）仪器的洗涤方法，比色皿润洗试剂量≤1mL；

（3）移液管的使用方法；（4）比色皿拿棱角处，避免磨花。 5、注意标准曲线的颜色、数据是正确的。 五、 实验步骤 （一） 药品配制

（1）Ca2+标准储备液（1.00mg/mL）（教师配制）

（2）Ca标准使用液（40ug/mL）:准确移取2.0mL储备液→50mL容量瓶→稀释至刻度 （3）酸性铬蓝K显色剂（1.99mg/mL）（教师配制）

2+

（4）缓冲液（pH=11）:0.5mL(0.1mol/L)NH4Cl+16mL(0.1mol/L)氨水→精密试纸测试 ,

若pH≠11，则用相应的共轭酸或碱调至pH=11 （5）样品储备液（教师配制）

（6）样品使用液 准确移取5.0mL→50mL容量瓶 （二）仪器参数的设置

（1）安装色度传感器

将温度传感器连接在数据采集器的第一个端口上（图1右图）。。

（2）开机

按下“探世界”万能数据采集器面板上的“开机”(ON）按键，采集器首先进行自检，然后显示主菜单（图1左图）

（3）设置数据采集器的工作模式 ? 从开机状态的图面开始

图1

4 3 2 1

? 按数据采集器上的“→”键到“系统配置”（图2） →按“回车”键进入“系统配置”(图3)，根据需要按“→”或“←”可选择：“自动”、“手动”模式。本实验设置工作模式为“自动” →按“ESC”键返回到开始的主界面(图1)。

采样启动 样品采集 统计分析 打开文件 系统配置 图2 图2

图3

（4）设置实验数据采集参数

从开机状态的图面开始，移动光标到“采集器设置”，然后按 “执行“键（回车键），屏幕显示“传感器通道——色度计”后，接着显示图4：

? 设置采样率：根据需要设置，通过按“←”或键“→”

键可选择频率： ……;10/min、1/10sec 、 1/sec、 10/S、25/S、50/S、100/S、500/S……。本实验选择：“1/10sec” →按“回车” 键下到“采样数”处。

? 设置采样数：根据需要通过按“←”或键“→”键可选择选择，20 、 50、 100、500、

图4

1000、2000、连续……本实验选择：“连续” →按“回车” 键下到“显示方式”处。

? 设置显示方式：根据需要通过按“←”或键“→”键可选择选择方式：条图、表格、曲线、数字。本实验选择：“数字”，按“ESC”键回到“主菜单”（图1） （三）仪器的校准

将传感器上的盖子打开，放入装蒸馏水的比色皿，关好盖子。待读数稳定后，调节传感器上的旋扭使读数为100%，读数稳定后，按Esc退出至主界面，不关机待用！！！ ．．．．．（四）标准曲线的制作及样品的测定

1、测定内容

编号 试剂 酸性铬蓝K（mL） 缓冲溶液（PH=11）(mL) Ca2+标准溶液 （40 μg/mL） 样品（mL） 定容(mL) 放置时间（min） 透射比 （T） T1% T2% T平% 1 2 3 4 5 6 0.3 0.3 0 0.1 0.2 0.3 10 10 0.4 0.5 0.6 0.1 0.2 0.3 7 样1 样2 样3 吸光度（A）

2、测定方法和步骤 (1)测定准备

取出蒸馏水，按正规操作淌洗比色皿，放入装待测试液的比色皿，盖好盖子。 （2）采集数据

按“执行”键（回车键）开始采集数据，采集结束后，按Esc回到主菜单。 （3）数据统计

按左右键选择“统计分析”，回车进入，记录相关数据后，按Esc退回到主菜单。 六、 结果处理（需计算相对偏差） 1. 将T换算成A A=lg1／T 2. △A1=A1-A0? △A1= lg1／T1—lg1／T0 3. 计算公式

m20片=11.0604g m40片=22.1204g

ω=

（△A/K）×(10mL/Vx) ×(50/5) ×2000×10-6 m20片 —d

相对平均偏差＝ —

X

× m40片 40 （g/片）

—

∑‖X－ X ‖

×100% ＝ ———————×100%

—n× X— —

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