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(共17張PPT)
專題二　數(shù)字化實驗
專題突破·明技法
1.題型介紹:
(1)題型特點
數(shù)字化實驗是通過“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機”定量采集數(shù)據(jù)得到曲線和數(shù)字的一種新型實驗,這些圖形直觀可視、真實可靠,可以將一些不易感受、不好理解的現(xiàn)象很直觀地展示出來。
(2)常考類型
初中化學常通過濃度傳感器、壓強傳感器、溫度傳感器、pH傳感器等,對化學反應過程中的濃度變化、壓強變化、溫度變化、pH變化等進行化學實驗的定性和定量分析。在定性探究實驗中物質(zhì)組成或利用質(zhì)量守恒定律進行簡單含量計算的基礎上,進一步定量認識實驗過程和現(xiàn)象的本質(zhì)。
2.傳感器類型:
對于初中化學來說,常見的傳感器類型有
(1)氣體壓強傳感器。例如,測定空氣中氧氣含量的實驗中,利用壓強傳感器并繪制圖像,能夠很清楚地看到每步實驗操作后集氣瓶內(nèi)壓強的變化。
(2)溫度傳感器。例如,溶解時吸熱或放熱現(xiàn)象的實驗中,用溫度傳感器分別測定氯化鈉、硝酸銨和氫氧化鈉固體溶于水時溫度的變化,根據(jù)溫度隨時間的變化曲線,能清晰地看到吸熱和放熱現(xiàn)象。
(3)氣體濃度(質(zhì)量)傳感器。例如探究影響二氧化錳催化過氧化氫溶液效果的實驗中,可以通過氧氣濃度傳感器測定氧氣濃度的變化,探究二氧化錳的表面積、過氧化氫溶液的濃度、是否有催化劑和反應的溫度對化學反應速率的影響。
(4)pH傳感器。例如酸堿中和反應可通過pH傳感器測量反應前氫氧化鈉溶液的pH,然后滴加鹽酸,通過連接電腦上的數(shù)據(jù)采集器處理,以曲線的形式在投影上動態(tài)顯示,可以觀察到pH的變化。
3.解題思路:
(1)直接讀出坐標中的兩個變量(橫、縱坐標)之間的變化關系(關注起點、終點以及變化的趨勢)。
(2)對于多個變化曲線,要對比它們之間的關系。
(3)結(jié)合化學反應過程,形成對變化規(guī)律的認識。
(4)根據(jù)題干要求作出解答。
題組精練·提素能
【重溫·中考真題】
1.(2023·吉林中考)化學實驗也要“數(shù)字化”。利用氧氣濃度傳感器,進行如下實驗。
(1)如圖1,打開傳感器開關,實驗進行至170秒時繪制出圖2中曲線AB段,接下來用
手給塑料瓶外壁加熱130秒左右,繪制出曲線BC段,對比曲線AB段和BC段,分析推
理氧分子具有的特征是______________________________________________。
　在加熱條件下,溫度升高,氧分子運動的速率加快　
(2)300秒時松開雙手,停止加熱。立即倒轉(zhuǎn)使瓶口向下,繪制出曲線CD段。觀察
到氧氣濃度比曲線AB段降低較快,分析推理氧氣具有的物理性質(zhì)是_________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
_________。
　停止加
熱后,瓶子倒轉(zhuǎn),此時氧氣濃度傳感器位于上端而瓶口朝下,CD段氧氣濃度遠
遠小于AB段,說明此時的氧氣分子主要集中在瓶口位置,證明氧氣的密度比
空氣大　
2.(2023·聊城中考)掌握實驗室制取氣體的方法是必備的化學素養(yǎng)。請根據(jù)圖示
裝置回答下列問題:
(1)寫出圖中儀器①的名稱:___________。
(2)實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣,應選擇的發(fā)生裝置是______(填
字母,下同),該反應的化學方程式是______________________________。
(3)若制取并收集一瓶干燥的二氧化碳氣體,應選擇圖1裝置的順序依次為
_________。
　集氣瓶　
　B　
　2H2O2 2H2O+O2↑　
　BFD　
(4)將二氧化碳不斷通入一定量的水中,利用pH傳感器采集到的數(shù)據(jù)如圖2所示,
燒杯內(nèi)溶液pH變小的原因是_______________________(用化學方程式解釋)。
　CO2+H2O=== H2CO3　
【精練·福建模擬】
1.(2023·福州金山中學模擬)興趣小組在實驗室制取CO2發(fā)生裝置中,連接上壓強傳感器如圖一。測得實驗過程中試管內(nèi)氣體壓強變化情況如圖二。下列說法錯誤的是 ( )
A.ab段試管中液面逐漸上升
B.bc段石灰石與鹽酸脫離接觸
C.c點的對應操作是打開彈簧夾
D.cd段二氧化碳氣體輸出
A
2.(2023·廈門集美區(qū)模擬)為探究稀鹽酸和氫氧化鈉溶液反應過程中溶液的pH及溫度隨時間的變化關系,小王將實驗裝置與數(shù)字采集器及計算機相連,往盛有一種溶液的燒杯中滴入另一種初始溫度相同的溶液,同時用玻璃棒攪拌。如圖是數(shù)字采集器和計算機實時顯示的數(shù)據(jù)曲線,下列說法錯誤的是 ( )
A.實驗開始時,燒杯中盛有的試劑是氫氧化鈉溶液
B.0~100秒時,溫度上升是因為該反應放熱
C.100秒時,溶液中Na+和Cl-的個數(shù)比是1∶1
D.150秒時,向溶液中放入打磨后的鎂條,無明顯現(xiàn)象
D
3.(2023·泉州二模)為探究溶液濃度對反應速率的影響,在相同溫度下,按如表中的體積將1.5% Na2S2O3溶液、1% H2SO4溶液與蒸餾水混合(原理為Na2S2O3+H2SO4
=== Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O)。采集反應后渾濁度傳感器數(shù)據(jù),渾濁度隨時間變化曲線如圖。下列說法不正確的是 ( )
實驗 標號 Na2S2O3溶液 的體積/mL H2SO4溶液 的體積/mL 蒸餾水的
體積/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.實驗②中x=9
B.實驗③④⑤可探究H2SO4溶液濃度對反應速率的影響
C.實驗③變化曲線在如圖中處于實驗②⑤之間
D.Na2S2O3溶液濃度的改變對反應速率的影響更大
4.(2023·龍巖模擬)過氧化鈉(Na2O2)可用于醫(yī)藥、印染、漂白等,某興趣小組對過氧化鈉具有漂白作用的性質(zhì)進行探究。
【實驗1】探究過氧化鈉能否與水發(fā)生反應。
興趣小組設計圖1所示的實驗裝置開展實驗。往三頸燒瓶中加入2 g過氧化鈉粉末,用注射器加入約20 mL水,用溫度傳感器采集數(shù)據(jù)。測得溫度變化如圖2所示。
(1)反應過程中觀察到注射器活塞的變化情況是___________________。
(2)分析圖2數(shù)據(jù),得出過氧化鈉加水后溫度的變化情況是_________________。
小明同學認為從熱量變化角度就可以判斷過氧化鈉與水發(fā)生了化學反應,他
的觀點_________(填“正確”或“錯誤”),理由是_____________________________。
　注射器向上移動　
　先升高后降低　
　錯誤　
　固體溶解時也伴隨能量變化　
【實驗2】探究過氧化鈉與水反應的歷程。
【資料】過氧化鈉固體會與水反應生成氧氣,可能原理是
Ⅰ.2Na2O2+2H2O=== 4NaOH+O2↑
Ⅱ.分步,①Na2O2+2H2O=== 2NaOH+H2O2↑
②2H2O2 2H2O+O2↑
興趣小組用圖3所示的實驗裝置繼續(xù)實驗。往三
頸燒瓶中加入2 g過氧化鈉粉末,用注射器加入約
20 mL水,裝上氧氣傳感器檢測;當氧氣的百分含
量不再變化時,加入小氣球內(nèi)的二氧化錳。裝置
內(nèi)氧氣的百分含量變化如圖4所示。
　2H2O2
(3)0~600 s內(nèi),三頸燒瓶內(nèi)氧氣百分含量增加___________。
(4)能證明過氧化鈉與水反應是分步進行的依據(jù)是__________________________
_________________。
(5)600 s以后三頸燒瓶中氧氣的百分含量迅速增大的原因是__________________
____________(用化學方程式表示)。
【獲得結(jié)論】(6)過氧化鈉能讓有色物質(zhì)褪色與過氧化鈉和水反應生成的
_____________有關。
　3.27%　
　加入二氧化錳后,氧氣百分
含量有較大增加　
2H2O+O2↑　
　過氧化氫　

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