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《实验三-基于传感技术的定量测定实验》
4、电导法(空气中二氧化碳浓度的 测定)
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通过上述实验,我们可以发现:跟常
规的检测方法相比,借助传感器的检测手 段更加便捷,它弥补了传统实验室实验条 件不足的限制,能更好地为学生揭示化学 原理,规律,进而全面提升学生的科学素 养,也有利于教师理解化学反应的实质和 化学变化的规律,促进教师的专业发展与 成长。
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常见化学传感器
pH传感器 温度传感器
导电率传感器
气压传感器
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不同的传感器可以用于检测不同的物 理指标,输出的电信号被数据采集器 识别、放大并转化为数值显示。
1、利用温度传感器感受物质变化中的能量 转换。例如:将温度传感器浸入硫酸铜溶 液中,向其中加入适量锌粉,记录温度变 化曲线,并分析由温度变化曲线可以得出 哪些结论。
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3、利用PH传感器绘制酸碱中和反应曲线。 例如:向氢氧化钠溶液中滴加盐酸,使用 PH传感器监测溶液的PH变化,得到PH变 化曲线,观察PH曲线的突变,运用数据软 件求导工具,绘制导数曲线,分析导数曲 线变化与PH曲线变化的规律。
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4、用电导率传感器监控反应过程。例如: 用电导率监控稀硫酸与氢氧化钡的反应, 将电导率传感器插入氢氧化钡溶液中,启 动磁力搅拌器,启动数据采集。待传感器 测得的数据相对稳定后,开始向氢氧化钡 溶液中匀速滴加稀硫酸溶液,注意控制滴 加的速度,每秒2~3滴,观察实验现象及显 示的数据曲线的变化。
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2、利用压强传感器测定化学反应中的反应 速率。例如:测点镁条与盐酸的反应速率, 镁条与稀盐酸反应放出氢气,如果该反应 在定容密闭体系内进行,则随着氢气浓度 的增加压强随着增大,通过记录压强随时 间变化的数据,绘制压强—时间曲线,根 据该曲线的斜率即可计算出反应速率。
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实验过程
1、PH传感器指示酸碱中和滴定(食醋总酸量测 定)
(1)量取一定体积的食醋,插入PH电极,加水 稀释使溶液液面没过电极的玻璃泡。
(2)用氢氧化钠标准溶液,待PH跃过7后停止 滴定。
(3)根据氢氧化钠溶液的浓度和用量计算食醋
中酸的浓度。
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2、浊度法(水样中氯离子浓度的测定)
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活动1 一组环境指标的检测——直接测定
实验原理:温度、湿度、 CO2浓度、 O2浓度、 PH、电导率、色度等是反映空气、水体或土 壤的状况的常规指标,有相应的传感器可以实 现这些指标的直接测定。 实验用品:温度传感器、色度传感器、 CO2 传感器、O2传感器、数据采集器
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实验过程
1、空气状况的检测
(1)用温度、湿度、 CO2浓度、 O2浓度等传感器 检测空气中相应指标的大小。 (2)用塑料袋收集一袋人体呼出的气体,再检测相 应指标的大小,并与空气比较。
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2、水体状况的检测 取河水或池塘水,用相应的传感器分别 检测温度、溶解氧、PH、电导率、色度, 并与自来水进行比较。 3、土壤状况的检测 取少量的土壤样品,加水搅拌,静置后 取上层清夜检测其PH、电导率值。
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通常酸碱中和滴定使用指示计判断滴 定终点,对于食醋等有色溶液,根据指示 剂的颜色来判断终点就相对困难,可以借 助PH传感器指示终点。用电导率传感器指 示终点的电导滴定也是常见的滴定分析方 法,向碱溶液中通入二氧化碳引起电导率 下降过程的反应终点也可以借助电导率传 感器来指示。
实验三
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基于传感技术的中学理科实验系统主要由传 感器(探头)、数据采集器、计算机等硬件设施 以及实验数据处理程序等软件构成。
传感技术最根本的特点是将化学本质转化 为可检测的物理信号,进而利用物理信号反映 或研究化学本质,这就是科学研究中非常重要 的转化思想。
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将“感触”到 的待测物的相 关信息转换成 数据采集器能 够识别和分析 的电信号,并 传送到数据采 集器中。
(1)配制一系列不同浓度的氯化钠溶液作为 标准浊液,用硝酸酸化后滴加过量硝酸银溶 液后摇匀。
(2)将标准浊液加入比色皿中用浊度计测量 其浊度,并绘制标准曲线(浓度为横坐标, 浊度为纵坐标)
(3)用同样的方法处理待测水样,并测量其
浊度,根据标准曲线求得水样中氯离子的浓
度。
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3、光电比色法(补铁剂中铁元素含 量的测定)
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5、利用色度计传感器绘制标准曲线。例 如:向比色皿中注入三分之二体积的水, 选择蓝色检测光,测量其透光率T。向其 中滴加高锰酸钾溶液,摇匀后检测透光率, 然后每滴加1滴溶液测量1次透光率值,连 续测5个数据。绘制吸光度A=lg(1/T)与 浓度的关系曲线,并拟合为直线。选用不 同的检测光进行测定,画出各自对应的曲 线,比较它们之间的差异。
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活动2 间接测定的常用手段
常用的传感器可直接测定的参数是非常 有限的,通常情况下需要将可检测的物理量 进行转化然后再进行定量测定。
在中学化学教学中,介绍的定量测定方 法主要为酸碱中和滴定和重量法,比色法 (目视比色法、光电比色法、分光光度法) 引入中学化学可以说扩充了定量实验的范围。
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接受从传感器 传过来的电信 号,收集、存 储数据,是整 个系统的“神 经中枢”, 它 是传感技术的 核心
数据采集器 与计算机连 接后,即可 利用实验数 据处理软件 进行数据处 理。
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传感器
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数据采集器 终端设备相应软件
人的感官与传感器的比较
的来 刺自 激外
界
五种感官 传感器
大脑 计算机