1. 首頁 > 生活百科 > >

數字化實驗探究明礬凈水與鹽的水解 明礬凈水原理

原理凈水明礬

明礬水凈化原理(探索明礬水凈化和鹽水解的數字實驗)
高中化學祿口版選修四
明礬提純和鹽水解的數字實驗研究

一、實驗教學分析
1.教學內容分析
鹽水解屬于山東科技出版社新編教材《化學反應原理》第三章“物質在水溶液中的行為”、第二節“弱電解質離子化鹽的水解”的第四選修 ， 必修一化學第二章第一節“物質的分類”也提到了明礬水的凈化 。但是在實際的教學過程中 ， 學生能夠觀察到的實驗現象非常有限 ， 一般老師會直接從這個現象告訴學生 ， 沒有相關的實驗事實和有效的實驗事實 。
2.學生學習狀況分析
鹽的水解是高中階段的重點和難點 。膠體只是高中階段的一個普修 ， 原理還沒有完全理解 。這時 ， 學生很難通過鹽的水解生成膠體純凈水 。在教學過程中 ， 大部分學生直接被告知明礬水解可以凈化水 。根據維果茨基的“最近發展區理論” ， 這顯然超過了學生現有的潛在認知水平 ， 所以學生只能通過機械記憶來記住這些知識 。
因此 ， 為了解決這個問題 ， 本實驗是基于書本實驗和手持技術設計的 。通過對實驗過程的跟蹤 ， 學生不僅可以看到結果 ， 還可以看到反應過程 。同時與書本實驗完美結合 ， 在實際教學過程中具有很強的實用性 。
二、實驗部分
1.實驗原理
【數字化實驗探究明礬凈水與鹽的水解 明礬凈水原理】明礬之所以能凈化天然水 ， 是因為明礬溶于水后產生的Al3+與天然水中的HCO3-發生雙重水解反應 ， 生成氫氧化鋁膠體 ， 吸附積累水中懸浮的雜質 。
2.實驗儀器和藥物
儀器:電腦、朗威數據采集器、濁度傳感器(配套反應裝置)、藥勺 。
藥物:明礬、硫酸鐵、碳酸氫鈉、蒸餾水 。
3.實驗步驟
(1)用燒杯、橡膠滴管等實驗儀器配制所需試劑 ， 配制4份濁水 。
②用PH傳感器測量試劑的PH值 ， 在實驗過程中測量凈水過程中PH值的變化 。
③連接濁度傳感器、數據采集器和計算機 ， 打開DISLab 6.9實驗數據處理軟件 ， 將坐標設置為縱坐標為濁度 ， 橫坐標為時間 ， 利用濁度傳感器監測凈水過程中四種渾濁水溶液的濁度變化 。
4.實驗結果和討論
溶液濁度隨反應時間的變化曲線如圖1所示 ， 分析數據顯示:
(1)1號反應容器內的濁度為藍線 ， 幾乎不變 ， 表明溶液為均勻穩定的懸浮液；
(2)2號反應容器內濁度為紅線 ， 有變化 ， 但不明顯 ， 說明明礬能凈化水 ， 但按書本做法凈化水較慢；
(3)3號反應容器內濁度呈綠色線 ， 變化明顯 ， 136秒內變化明顯 ， 說明加入碳酸氫鈉后 ， 會與明礬發生雙重水解 ， 從而加快沉降速度；
(4)反應容器內濁度為黑線 ， 65秒內變化明顯 ， 溶液肉眼變得清澈 ， 說明三價鐵的水解能力強于三價鋁離子 。
通過數據分析 ， 可以得出以下結論:
1.影響明礬凈水效果的因素:水溫、水的酸堿度、水中雜質的性質和濃度、明礬的用量等 。
2.明礬中的Al3+水解凈水 ， 加入HCO3-促使水解凈水效果更好；
3.與相同濃度的Fe3+和Al3+相比 ， Fe3+的水解程度更深 ， 凈水效果更好 。
4.膠體不能吸附有色離子 。
5.實驗改進要點
濁度傳感器用于跟蹤檢測明礬純凈水的濁度 ， 繪制濁度與反應時間的曲線 。通過控制變量法得出結論 ， 實現了實驗過程的可視化、小型化、動態化和家庭化 。
三.實驗教學內容

1.實驗教學目標
(1)通過對四種溶液凈水能力的實驗研究進行分析 ， 可以增加我們對化學學習的興趣 ， 形成對分步化學反應的初步認識 ， 提高我們學以致用解決實際問題的能力；
(2)通過濁度和反應時間的數據 ， 學習數據分析、讀圖和數據分析的能力 ， 初步了解使用手持技術進行實驗的實驗裝置的組成；
(3)通過書本實驗與教學實驗的對比 ， 可以提高設計、評價、加工等實驗的綜合能力 。
2.教學困難
教學重點:掌握鋁離子可以水解成膠體凈化水質 ， 不同離子水解能力不同 ， 相互影響；

推薦閱讀