實驗三基于傳感技術的定量測定實驗《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》

基于傳感技術的中學理科實驗系統主要由傳感器（探頭）、數據采集器、計算機等硬件設施以及實驗數據處理程序等軟件構成。

傳感技術最根本的特點是將化學本質轉化為可檢測的物理信號，進而利用物理信號反映或研究化學本質，這就是科學研究中非常重要的轉化思想。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》傳感器數據采集器終端設備相應軟件將“感觸”到的待測物的相關信息轉換成數據采集器能夠識別和分析的電信號,并傳送到數據采集器中。

接受從傳感器傳過來的電信號,收集、存儲數據,是整個系統的“神經中樞”,它是傳感技術的核心

數據采集器與計算機連接后,即可利用實驗數據處理軟件進行數據處理。

《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》人的感官與傳感器的比較五種感官傳感器大腦計算機來自外界的刺激《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》pH傳感器常見化學傳感器溫度傳感器導電率傳感器氣壓傳感器《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》不同的傳感器可以用于檢測不同的物理指標，輸出的電信號被數據采集器識別、放大并轉化為數值顯示。1、利用溫度傳感器感受物質變化中的能量轉換。例如：將溫度傳感器浸入硫酸銅溶液中，向其中加入適量鋅粉，記錄溫度變化曲線，并分析由溫度變化曲線可以得出哪些結論。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》2、利用壓強傳感器測定化學反應中的反應速率。例如：測點鎂條與鹽酸的反應速率，鎂條與稀鹽酸反應放出氫氣，如果該反應在定容密閉體系內進行，則隨著氫氣濃度的增加壓強隨著增大，通過記錄壓強隨時間變化的數據，繪制壓強—時間曲線，根據該曲線的斜率即可計算出反應速率。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》3、利用PH傳感器繪制酸堿中和反應曲線。例如：向氫氧化鈉溶液中滴加鹽酸，使用PH傳感器監測溶液的PH變化，得到PH變化曲線，觀察PH曲線的突變，運用數據軟件求導工具，繪制導數曲線，分析導數曲線變化與PH曲線變化的規律。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》4、用電導率傳感器監控反應過程。例如：用電導率監控稀硫酸與氫氧化鋇的反應，將電導率傳感器插入氫氧化鋇溶液中，啟動磁力攪拌器，啟動數據采集。待傳感器測得的數據相對穩定后，開始向氫氧化鋇溶液中勻速滴加稀硫酸溶液，注意控制滴加的速度，每秒2~3滴，觀察實驗現象及顯示的數據曲線的變化。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》5、利用色度計傳感器繪制標準曲線。例如：向比色皿中注入三分之二體積的水，選擇藍色檢測光，測量其透光率T。向其中滴加高錳酸鉀溶液，搖勻后檢測透光率，然后每滴加1滴溶液測量1次透光率值，連續測5個數據。繪制吸光度A=lg(1／T）與濃度的關系曲線，并擬合為直線。選用不同的檢測光進行測定，畫出各自對應的曲線，比較它們之間的差異。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》活動1一組環境指標的檢測——直接測定實驗原理：溫度、濕度、CO2濃度、O2濃度、PH、電導率、色度等是反映空氣、水體或土壤的狀況的常規指標，有相應的傳感器可以實現這些指標的直接測定。實驗用品：溫度傳感器、色度傳感器、

CO2

傳感器、O2傳感器、數據采集器《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》實驗過程1、空氣狀況的檢測（1）用溫度、濕度、CO2濃度、O2濃度等傳感器檢測空氣中相應指標的大小。（2）用塑料袋收集一袋人體呼出的氣體，再檢測相應指標的大小，并與空氣比較。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》2、水體狀況的檢測取河水或池塘水，用相應的傳感器分別檢測溫度、溶解氧、PH、電導率、色度，并與自來水進行比較。3、土壤狀況的檢測取少量的土壤樣品，加水攪拌，靜置后取上層清夜檢測其PH、電導率值。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》活動2間接測定的常用手段

常用的傳感器可直接測定的參數是非常有限的，通常情況下需要將可檢測的物理量進行轉化然后再進行定量測定。在中學化學教學中，介紹的定量測定方法主要為酸堿中和滴定和重量法，比色法（目視比色法、光電比色法、分光光度法）引入中學化學可以說擴充了定量實驗的范圍。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》

通常酸堿中和滴定使用指示計判斷滴定終點，對于食醋等有色溶液，根據指示劑的顏色來判斷終點就相對困難，可以借助PH傳感器指示終點。用電導率傳感器指示終點的電導滴定也是常見的滴定分析方法，向堿溶液中通入二氧化碳引起電導率下降過程的反應終點也可以借助電導率傳感器來指示。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》實驗過程1、PH傳感器指示酸堿中和滴定（食醋總酸量測定）（1）量取一定體積的食醋，插入PH電極，加水稀釋使溶液液面沒過電極的玻璃泡。（2）用氫氧化鈉標準溶液，待PH躍過7后停止滴定。（3）根據氫氧化鈉溶液的濃度和用量計算食醋中酸的濃度。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》2、濁度法（水樣中氯離子濃度的測定）（1）配制一系列不同濃度的氯化鈉溶液作為標準濁液，用硝酸酸化后滴加過量硝酸銀溶液后搖勻。（2）將標準濁液加入比色皿中用濁度計測量其濁度，并繪制標準曲線（濃度為橫坐標，濁度為縱坐標）（3）用同樣的方法處理待測水樣，并測量其濁度，根據標準曲線求得水樣中氯離子的濃度。《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》3、光電比色法（補鐵劑中鐵元素含量的測定）4、電導法（空氣中二氧化碳濃度的測定）《實驗三基于傳感技術的定量測定實驗》

通過上述實驗，我們可以發現：跟常規的檢測方法相比，借助傳感器的檢測手段更加便捷，它彌補了傳統實驗室實驗條件不足的限制，能更好地為學生揭示化學原理，規