組員：李桂珠、魏晶晶、黎季璋、陳福弟、董若婷、任競昕
1. 微型實驗技術的應用：水的電解
【問題提出】
水的電解實驗既可以揭示水的元素組成，引導出單質、化合物的概念，還可以比較分子原子在化學反應中的不同變化。教材裝置簡單，但是實際操作並不簡單。比如在水槽中進行，耗費藥品量非常大，所用溶液無論是稀硫酸還是氫氧化鈉溶液，均有腐蝕性，而在取放試管過程中，手不可避免地要接觸到溶液，藥液被手汙染，手被藥液腐蝕，因此本實驗並不安全。
此外，水電解時生成的氣體驗證，尤其是氫氣的驗證，按照教材裝置，實驗現象轉瞬即逝，學生沒有觀察時間，實驗現象還是要靠老師描述，實驗的意義沒有體現出來。
【問題解決思路】
微型化學實驗與常規實驗相比，具有以下顯著優點：①儀器簡單，功能多，操作方便，不易損壞儀器。②節省藥品，實驗快速．安全，減少汙染．③充分發揮學生主動性、動手能力及創造性，有利於激發了學生學習化學的熱情。
綜上，水的電解實驗可採用微型實驗儀器進行，不僅藥品用量少，而且能方便地驗證生成的氣體。實驗過程中手接觸不到腐蝕性的溶液，比教材裝置的安全性要高，所用材料多為塑料製品，容易加工。
【實驗設計】
（1） 實驗目的
1. 理解在不同電解質溶液環境中電解水的原理規律。
2. **微型實驗儀器電解水過程中電極變化原因。
3. 通過設計實驗，培養設計能力和**能力，學會知識的綜合運用。
4. 通過查閱文獻，提取有用資訊，提高處理資訊的能力。
5. 通過實驗操作，提高實驗技能及解決問題的能力。
（2） 實驗原理
用大頭針（鍍鎳）做電極電解水、亞硫酸鈉溶液、氫氧化鈉溶液的原理實際上是電解水的原理。電極不參與反應時電解水的方程式如下：
鹼性陰極： 2h2o﹢2e- →2oh-﹢h2↑
陽極： 2oh- →1/2o2↑﹢h2o ﹢2e-
總反應：2h2o2h2↑＋o2↑
若大頭針外部的鍍層破損，電極變成鐵電極，則陽極反應變為:
fe →fe2＋＋2e-
在鹼性或中性條件下，亞鐵離子不穩定，於是發生：
fe2＋＋ 2oh－ →fe(oh)2
4fe(oh)2 ＋o2＋2h2o →4fe(oh)3↓
（3）實驗用品
多用滴管、井穴板、低壓電源（9~20v）、大頭針、肥皂水、水、0.1mol/lna2so3溶液、2mol/lnaoh溶液等弱酸強鹼鹽溶液或強鹼溶液。
（4）實驗步驟
①在多用滴管中吸取純水，插入兩根大頭針作為電極，連線低壓電源，觀察現象；
②在多用滴管中換取na2so3溶液、naoh溶液或其它弱酸強鹼鹽溶液或強鹼溶液，接通電源，觀察現象並比較現象；
③當多用滴管中產生較多氣泡時，將滴管尖嘴插入井穴板中盛放的肥皂水中，用火柴點燃吹起的肥皂泡，觀察實驗現象；
④實驗一段時間後，觀察電極（大頭針）的變化，解釋其變化原因，說明該如何解決問題。
【實驗裝置】
【實驗現象記錄及分析】
【實驗過程圖示】
圖一：電解純水
圖二：用導氣管吹肥皂泡
圖三：電解氫氧化鈉溶液
【實驗總結】
（1）微型實驗的優點：微型實驗具有實驗儀器微型化，試劑用量節約化兩個基本特徵，且實驗時間短，過程較為環保，因此學習微型實驗能提高學生學習化學和做化學實驗的興趣，並起到節約試劑，簡化裝置的作用，培養學生的環保意識和綠色化學觀念、培養學生自主創新和合作交流的能力等。
（2）本實驗主要內容：微型的電解水實驗。實驗證明，加入na2so3等弱酸強鹼鹽、naoh等強鹼溶液，溶液中放電的離子仍是h+和oh-，因此電解的物質仍然是水，只是相當於加快了電解水的速率。
（3）相關現象小結：①電解純水、na2so3、naoh均有氣泡產生，且陰極氣體比陽極多；②由於既生成了氫氣又生成了氫氣，氫氣不純，故點燃肥皂泡時，會發生爆鳴現象；③不同電解質的導電能力能力不同，鐵電極的現象不同：電解水、na2so3溶液時，溶液均變淺綠色；其中，電解水、na2so3時還有灰綠色沉澱生成，應該是fe（oh）2，這說明電極均發生溶解。
大頭針上鍍有鎳，嚴格說電解過程中不應該有沉澱出現，而實驗**現了沉澱，可能是因為所用大頭針鍍層破損，因此電解時裡面的鐵放電溶解；在電解naoh溶液時，反而沒有沉澱生成，剛開始我百思不得其解，後來終於想到緣由：因為fe（oh）2是一種兩性氫氧化物，我們所用的電解液naoh濃度較大，所以fe（oh）2沉澱不能形成。
（4）本實驗的不足之處：①所用的電解質純水、na2so3、naoh溶液的濃度不一致，所以不能對電解質的導電性進行定性的比較；②且所產生氣體混合在一起，我們無法證明有氧氣生成，也無法對陰陽極的氧氣和氫氣進行定量比較，這是個值得繼續**的問題。
【參考文獻】
【1】 錢揚義，吳東燕，王琴，羅秀玲. 利用手持技術**影響大氣「溫室效應」的因素. 化學教學. 2005(5)
【2】 錢揚義等.掌上實驗室(lab in hand)的特點及其功能[j.電化教育研究，2003，(10)：59一62
【3】 石酈.初中新課程微型化學實驗的設計**.化學教育，（7）
【4】 肖常磊.錢揚義主編.中學化學實驗教學論[m].北京：化學工業出版社，2008：:98-107
2、手持技術在酸鹼滴定中的應用
溶液ph值的變化曲線
【問題提出】
中學階段主要採用酸鹼指示劑來確定滴定終點,但學生常因指示劑的選取不當或過早估計終點等問題而造成較大的實驗誤差。在中學的教學中，處理這一章節的內容比較困難，那麼我們有必要尋找新的方法，更直觀、準確地判斷出酸鹼滴定的終點，這也是我們這一次實驗要重點解決的問題。
【問題解決思路】
手持實驗技術又稱為「掌上實驗室」，它主要由資料採集器和感測器組成，而感測器這是一種物理化學量的感應器具，它們能把外界環境中的某個物理化學量的變化以電訊號的方式輸出，再經過資料模擬裝置轉化成資料或者圖表的形式在資料採集器上顯示並儲存起來，使過程能夠實時化和直觀化。
綜上，使用手持實驗技術可解決酸鹼滴定終點難判斷的問題。
【實驗目的】
1. 通過手持技術直觀觀察酸鹼滴定過程中溶液的ph變化，加深滴定終點的理解
2． 深入理解滴定過程中溶液ph變化的原因，掌握酸鹼滴定的本質
3． 感受手持技術在化學實驗中的應用，了解手持技術的特點
4． 能夠比較手持技術和指示劑判斷酸鹼滴定終點兩種方法的優缺點
【實驗原理】
由於酸鹼中和滴定的全過程均是在溶液中進行的，溶液中ph 的變化隨著滴定過程的進行而發生變化，因此，溶液的ph 可以表徵溶液中離子( 如h + ) 的濃度。在滴定過程中，滴定劑與溶液中的被測離子反應生成水使溶液的ph 發生變化。因此，可通過滴定曲線上的突躍點來確定滴定終點。
本次研究主要採用手持技術儀器( 主要包括資料採集器與ph感測器) ，通過計算機處理資料，為學生深刻理解中和滴定提供了技術條件，讓學生更好的理解中和滴定的實質是h+ + oh－ = h2o。向酸( 或鹼) 溶液中滴加鹼( 或酸) 溶液，混合溶液ph 必然會發生變化。使用ph 感測器檢測混合溶液在滴定過程中ph 的變化情況，並借助計算機以影象形式顯示出來，即可得到酸鹼中和滴定曲線。
本實驗操作簡便、快捷、準確性高，因此廣泛應用於工農業生產和科學研究中，具有很高的使用價值。
【實驗設計思路】
【實驗裝置圖】
【實驗儀器及藥品】
儀器：計算機，資料採集器，ph 感測器，酸式滴定管( 50ml)，磁力攪拌器; 燒杯( 50ml)
藥品：鹽酸（約0.01mol/l）、naoh溶液（約0.01mol/l）
【實驗步驟】
1. 準確量取20.00ml naoh溶液於50ml燒杯中
2. 安裝好實驗裝置，開啟磁力攪拌器，調節適當的攪拌速度
3. 開啟資料採集器，將ph感測器連線到資料採集器的埠，然後設定資料採集器每0.1秒採集乙個資料。
4. 開啟酸式滴定管，調整適宜的滴定速度，滴定過程要保持勻速。
5. 進行測定，得到變化曲線，分析結果
【實驗記錄】
通過實驗，得到以下曲線，其中橫座標是時間，縱座標是ph值
【資料處理與分析】
ph變化總趨勢：實驗開始的時候溶液的ph在12.397，是由naoh溶液的濃度所決定。
隨著0.095mol/l hcl溶液的滴入，由於一開始溶液中oh-佔據主導地位，因此ph下降會比較緩慢，只是微微地有下降。直到接近計量點，曲線發生了突躍，說明此時溶液中的oh-迅速地被h+中和，溶液顯酸性，曲線趨向直線狀態。
可以預見，接下來ph降低的幅度將減小。因為鹽酸已經過量。溶液中幾乎都是hcl電離產生的h+，所以在最後沒有繼續採集的資料中，可以預見最終ph都會降低到hcl的初始濃度被稀釋一倍時的ph值。
理論上突躍點是7.0，本實驗所測基本符合，達到計量點時間約為225s。實驗得到的曲線趨勢符合滴定的過程，突躍變化亦較為明顯。
在酸鹼中和反應中，精確計算試劑用量，滴定過程**現突躍點時，迅速讀出所用酸的體積，再運用c酸=c鹼×v鹼/v酸，計算出待測酸的濃度。
【問題**】
1．利用手持技術的滴定實驗和傳統滴定實驗的優劣對比：
①本次實驗利用ph感測器，運用手持技術，研究了酸鹼中和滴定過程中ph值的變化趨勢，從而判斷出滴定終點，解決了傳統的指示劑判斷滴定終點不準確的難題。
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