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(共17张PPT)
专题二　数字化实验
专题突破·明技法
1.题型介绍:
(1)题型特点
数字化实验是通过“传感器+数据采集器+计算机”定量采集数据得到曲线和数字的一种新型实验,这些图形直观可视、真实可靠,可以将一些不易感受、不好理解的现象很直观地展示出来。
(2)常考类型
初中化学常通过浓度传感器、压强传感器、温度传感器、pH传感器等,对化学反应过程中的浓度变化、压强变化、温度变化、pH变化等进行化学实验的定性和定量分析。在定性探究实验中物质组成或利用质量守恒定律进行简单含量计算的基础上,进一步定量认识实验过程和现象的本质。
2.传感器类型:
对于初中化学来说,常见的传感器类型有
(1)气体压强传感器。例如,测定空气中氧气含量的实验中,利用压强传感器并绘制图像,能够很清楚地看到每步实验操作后集气瓶内压强的变化。
(2)温度传感器。例如,溶解时吸热或放热现象的实验中,用温度传感器分别测定氯化钠、硝酸铵和氢氧化钠固体溶于水时温度的变化,根据温度随时间的变化曲线,能清晰地看到吸热和放热现象。
(3)气体浓度(质量)传感器。例如探究影响二氧化锰催化过氧化氢溶液效果的实验中,可以通过氧气浓度传感器测定氧气浓度的变化,探究二氧化锰的表面积、过氧化氢溶液的浓度、是否有催化剂和反应的温度对化学反应速率的影响。
(4)pH传感器。例如酸碱中和反应可通过pH传感器测量反应前氢氧化钠溶液的pH,然后滴加盐酸,通过连接电脑上的数据采集器处理,以曲线的形式在投影上动态显示,可以观察到pH的变化。
3.解题思路:
(1)直接读出坐标中的两个变量(横、纵坐标)之间的变化关系(关注起点、终点以及变化的趋势)。
(2)对于多个变化曲线,要对比它们之间的关系。
(3)结合化学反应过程,形成对变化规律的认识。
(4)根据题干要求作出解答。
题组精练·提素能
【重温·中考真题】
1.(2023·吉林中考)化学实验也要“数字化”。利用氧气浓度传感器,进行如下实验。
(1)如图1,打开传感器开关,实验进行至170秒时绘制出图2中曲线AB段,接下来用
手给塑料瓶外壁加热130秒左右,绘制出曲线BC段,对比曲线AB段和BC段,分析推
理氧分子具有的特征是______________________________________________。
　在加热条件下,温度升高,氧分子运动的速率加快　
(2)300秒时松开双手,停止加热。立即倒转使瓶口向下,绘制出曲线CD段。观察
到氧气浓度比曲线AB段降低较快,分析推理氧气具有的物理性质是_________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________。
　停止加
热后,瓶子倒转,此时氧气浓度传感器位于上端而瓶口朝下,CD段氧气浓度远
远小于AB段,说明此时的氧气分子主要集中在瓶口位置,证明氧气的密度比
空气大　
2.(2023·聊城中考)掌握实验室制取气体的方法是必备的化学素养。请根据图示
装置回答下列问题:
(1)写出图中仪器①的名称:___________。
(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气,应选择的发生装置是______(填
字母,下同),该反应的化学方程式是______________________________。
(3)若制取并收集一瓶干燥的二氧化碳气体,应选择图1装置的顺序依次为
_________。
　集气瓶　
　B　
　2H2O2 2H2O+O2↑　
　BFD　
(4)将二氧化碳不断通入一定量的水中,利用pH传感器采集到的数据如图2所示,
烧杯内溶液pH变小的原因是_______________________(用化学方程式解释)。
　CO2+H2O=== H2CO3　
【精练·福建模拟】
1.(2023·福州金山中学模拟)兴趣小组在实验室制取CO2发生装置中,连接上压强传感器如图一。测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图二。下列说法错误的是 ( )
A.ab段试管中液面逐渐上升
B.bc段石灰石与盐酸脱离接触
C.c点的对应操作是打开弹簧夹
D.cd段二氧化碳气体输出
A
2.(2023·厦门集美区模拟)为探究稀盐酸和氢氧化钠溶液反应过程中溶液的pH及温度随时间的变化关系,小王将实验装置与数字采集器及计算机相连,往盛有一种溶液的烧杯中滴入另一种初始温度相同的溶液,同时用玻璃棒搅拌。如图是数字采集器和计算机实时显示的数据曲线,下列说法错误的是 ( )
A.实验开始时,烧杯中盛有的试剂是氢氧化钠溶液
B.0~100秒时,温度上升是因为该反应放热
C.100秒时,溶液中Na+和Cl-的个数比是1∶1
D.150秒时,向溶液中放入打磨后的镁条,无明显现象
D
3.(2023·泉州二模)为探究溶液浓度对反应速率的影响,在相同温度下,按如表中的体积将1.5% Na2S2O3溶液、1% H2SO4溶液与蒸馏水混合(原理为Na2S2O3+H2SO4
=== Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O)。采集反应后浑浊度传感器数据,浑浊度随时间变化曲线如图。下列说法不正确的是 ( )
实验 标号 Na2S2O3溶液 的体积/mL H2SO4溶液 的体积/mL 蒸馏水的
体积/mL
① 1.5 3.5 10
② 2.5 3.5 x
③ 3.5 3.5 8
④ 3.5 2.5 9
⑤ 3.5 1.5 10
C
A.实验②中x=9
B.实验③④⑤可探究H2SO4溶液浓度对反应速率的影响
C.实验③变化曲线在如图中处于实验②⑤之间
D.Na2S2O3溶液浓度的改变对反应速率的影响更大
4.(2023·龙岩模拟)过氧化钠(Na2O2)可用于医药、印染、漂白等,某兴趣小组对过氧化钠具有漂白作用的性质进行探究。
【实验1】探究过氧化钠能否与水发生反应。
兴趣小组设计图1所示的实验装置开展实验。往三颈烧瓶中加入2 g过氧化钠粉末,用注射器加入约20 mL水,用温度传感器采集数据。测得温度变化如图2所示。
(1)反应过程中观察到注射器活塞的变化情况是___________________。
(2)分析图2数据,得出过氧化钠加水后温度的变化情况是_________________。
小明同学认为从热量变化角度就可以判断过氧化钠与水发生了化学反应,他
的观点_________(填“正确”或“错误”),理由是_____________________________。
　注射器向上移动　
　先升高后降低　
　错误　
　固体溶解时也伴随能量变化　
【实验2】探究过氧化钠与水反应的历程。
【资料】过氧化钠固体会与水反应生成氧气,可能原理是
Ⅰ.2Na2O2+2H2O=== 4NaOH+O2↑
Ⅱ.分步,①Na2O2+2H2O=== 2NaOH+H2O2↑
②2H2O2 2H2O+O2↑
兴趣小组用图3所示的实验装置继续实验。往三
颈烧瓶中加入2 g过氧化钠粉末,用注射器加入约
20 mL水,装上氧气传感器检测;当氧气的百分含
量不再变化时,加入小气球内的二氧化锰。装置
内氧气的百分含量变化如图4所示。
　2H2O2
(3)0~600 s内,三颈烧瓶内氧气百分含量增加___________。
(4)能证明过氧化钠与水反应是分步进行的依据是__________________________
_________________。
(5)600 s以后三颈烧瓶中氧气的百分含量迅速增大的原因是__________________
____________(用化学方程式表示)。
【获得结论】(6)过氧化钠能让有色物质褪色与过氧化钠和水反应生成的
_____________有关。
　3.27%　
　加入二氧化锰后,氧气百分
含量有较大增加　
2H2O+O2↑　
　过氧化氢　

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