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用相对湿度传感器演示浓硫酸吸水性

2022-05-08
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 双新实验
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用相对湿度传感器演示浓硫酸吸水性

实验原理

浓硫酸具有吸水性,能吸收其他物质特别是气体中的水分子,所以浓硫酸可以作为气体干燥剂。

如空气中的水蒸气含量高低通常用相对湿度表示,当空气中水分达到饱和时,则相对湿度为100%;干燥空气的相对湿度为0%。

使用相对湿度传感器测定密闭空间中相对湿度的高低,来演示浓硫酸的吸水性。

实验视频


实验药品和仪器

朗威DISLab8.0数据采集器、威尼尔空气相对湿度传感器、锥形瓶、橡皮塞、浓硫酸

实验前准备

1.取2只锥形瓶,将相对湿度传感器通过合适大小的橡皮塞, 配备成一个相对密闭的容器,见图1。

图1 相对湿度传感器通过橡皮塞与锥形瓶连接


2.接通数据采集器电源,将2只相对湿度传感器通过数据采集器和电脑连接(为了进行对比,同时使用了2只相对湿度传感器)见图2。

图2 数据采集器和相对湿度传感器与电脑相连


3.启动电脑中威尼尔应用程序, 将相对湿度传感器通过数据采集器与电脑连接后,电脑程序会自动识别传感器。单击应用程序主菜单上的设置按钮进行相关设置。根据实验情况,设置每秒采集2个数据,共设置采集数据的时间为180秒(实验时间60秒即可)。

实验步骤

1.将2只锥形瓶瓶塞打开,往其中一只锥形瓶中注入约60mL98%的浓硫酸,用带相对湿度传感器的橡皮塞塞好,见图3。

图3 装有浓硫酸和没有浓硫酸的对比实验


2.单击应用程序主菜单上的采集按钮,开始采集数据。


3.一边采集数据,一边轻轻摇动装有浓硫酸的锥形瓶,直至出现明显效果或设置的时间用完后,单击应用程序主菜单上的停止按钮,结束实验。

实验说明

1.通过对比,可以清晰地看到,相同条件下获取的空气,分别在没有浓硫酸存在和有浓硫酸存在条件下,相对湿度的变化情况,见图4。从图4中可以非常直观地看到,没有浓硫酸存在的条件下,空气的湿度基本不变;有浓硫酸存在的条件下,摇动锥形瓶后空气的湿度急剧减小,说明装置内的水蒸气不断被吸收。实验表明,浓硫酸将空气中大部分水吸收了,从而得出浓硫酸具有吸水性。

图4 浓硫酸吸水性效果图

2.浓硫酸吸水性较常见的实验方法中,比较典型的主要有:


(1)电子天平称重法:将浓硫酸倒入小烧杯中,敞口放在电子天平上,观察随时间的推移,电子天平示数的变化。预计的结果是,电子天平示数不断增加,但通过实验发现效果很不理想。主要存在的不足:一是电子天平示数变化不明显,示数的变化在电子天平的误差范围内;二是实验效果与空气湿度还有关,若空气湿度较小时, 实验效果更不明显,实验的重现性较差。


(2)胆矾晶体变白法:往浓硫酸中加入胆矾晶体,一断时间后胆矾慢慢会由蓝色逐渐变白。但本实验消耗的时间过长,教学中很难用作演示实验。另外,本实验是对固体操作,用来说明对气体干燥还是不够直观。


3.本实验是现代数字化实验,数字化传感器精确、简便、快捷的特点,增强了化学教学的直观性,提高了实验教学的实效性,加快了化学实验教学改革。将数字化传感器与化学实验融合,巧妙利用信息技术的优势,弥补传统实验的短板,开拓实验的深度和广度,便于实现实验教学的信息化。采用数字化传感器与传统实验结合的实验探究方式,把抽象的知识直观化、可视化,激发学生的学习兴趣,便于学生的理解。

实验讨论

1.若数据采集时间提前到加浓硫酸之前,两条线的形状就更好了。

2.考虑到学校条件,不做空白实验,只使用一个传感器,也有很好的实验效果。

参考文献

[1] 唐增富.用数字化实验演示浓硫酸的吸水性[J].化学教育,2011,32(06):62-71.

[2] 袁敏,董舒.数字化传感器探究浓硫酸和氢氧化钠的吸水性[J].中小学实验与装备,2021,31(05):29-31.





the end


视频作者:唐增富

本期编辑:王蒙蒙

讨论与审核:吴民生


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这家伙很懒,什么描述也没留下

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