便携式溶液导电仪的设计和应用
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇便携式溶液导电仪的设计和应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
从微观变化的角度解释宏观变化的现象，是化学学习的一种重要方法。特别是在溶液的导电性这一实验中，需要用一种操作方便、效果显著的仪器来检测溶液的导电性，同时检测溶液稀释过程中、化学反应过程中溶液导电性的变化，从而明确溶液导电的微观实质。我们设计制造了这种便于携带的溶液导电仪，有效地解决了溶液导电部分教学中的诸多难题，不仅使相关实验教学操作更为简便，效果更直观，而且对于化学实验中用宏观的变化现象揭示微观的变化本质起了很好的导向作用。
一、问题的提出
在2012年教育部审定的义务教育初中化学下册教材中，有这样一个实验：分别试验盐酸、硫酸、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、蒸馏水和乙醇的导电性。找遍学校的实验仪器，只有比较古老的测定溶液导电性的测试仪。这种仪器在使用时需要连接实验装置，用到导线（都比较陈旧）、灯泡等。在实验时，将导线插入待侧溶液中，观察小灯泡是否发光。仪器非常小，导线如果连接不好，就不会出现预期的效果。如果线路接触不良也会影响效果，更不用说检测溶液稀释过程中、化学反应过程中溶液导电性的变化了。那么，能不能有一种操作方便、现象明显、导电灵敏、变化效果显著的理想仪器，不仅能检测溶液的导电性，还能检测溶液稀释过程中、化学反应过程中溶液的导电性的变化呢？
带着这样的问题，我们四处寻找相关信息，结果发现，到目前为止只有测定溶液导电性的改进仪器，而没有检测溶液稀释过程中、化学变化过程中溶液导电性的仪器。于是，受声控LED电平显示板的启示，经过改进，我们用LED电平显示板制作了可以测定溶液导电性强弱的“便携式溶液导电仪”。
二、便携式溶液导电仪的设计及仪器组装说明
1.便携式溶液导电仪的设计
图1 实物图
图2 装置示意图
2.便携式溶液导电仪的组装说明
利用带有10个依次连续发光的二极管作为灯泡的LED电平显示板、导线和干电池组装一套串联电路，借用遥控小汽车上的开关作为导电仪上的开关，用5号干电池的碳棒作为电极。借助电路板上灯泡的亮度变化（导电性不同，灯泡亮的个数不同）不仅可以检测溶液能否导电，并且还能检测溶液稀释过程中和化学反应过程中溶液导电性的强弱，从而明确溶液导电的微观实质，进而理解物质变化的微观实质。
三、便携式溶液导电仪的应用
1.检测溶液的导电性
（1）分别取少量无水乙醇、蒸馏水、蔗糖溶液、稀硫酸溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钡溶液于6个小烧杯中。
（2）分别把溶液导电仪的两个电极插入上述6个小烧杯中（如图3所示）。
图3
（3）观察溶液导电仪发光情况，根据发光程度检测溶液导电性。
经科学探究证明，稀硫酸溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钡溶液能导电的根本原因是溶液中存在能够自由移动的离子。
2.检测稀释过程中溶液的导电性
将检测过的氢氧化钠溶液平均分成两份（每份约15 ml），其中一份插入溶液导电仪，然后加水稀释再插入溶液导电仪，注意观察稀释过程中导电仪上灯泡的亮度变化。
实验过程如下：
（1）将溶液导电仪插入15 ml氢氧化钠溶液中，检测溶液的导电性（如图4所示，亮9盏灯）。
（2）向15 ml氢氧化钠溶液中加入50 ml蒸馏水，再检测溶液的导电性（如图5所示，亮7盏灯）。
（3）继续向稀释后的氢氧化钠溶液中加入50 ml蒸馏水，检测溶液的导电性（如图6所示，亮5盏灯）。
（4）再继续向稀释后的氢氧化钠溶液中加入50 ml蒸馏水，再次检测溶液的导电性（如图7所示，亮3盏灯）。
通过实验我们发现，随着不断向氢氧化钠溶液中加水稀释，亮的灯泡越来越少，这也就说明单位体积内自由移动的离子越来越少，因此导电性越来越弱。
图4 图5
图6 图7
3.检测化学反应过程中溶液的导电性
取少量氢氧化钡溶液于小烧杯中，插入溶液导电仪，观察导电仪上灯泡的亮度，再逐滴加入稀硫酸，并不断振荡，观察导电仪上灯泡的亮度变化。
实验过程如下：
（1）将溶液导电仪插入10 ml氢氧化钡溶液中，检测溶液的导电性（亮6盏灯）。
（2）逐滴加入稀硫酸，当加入1滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮6盏灯）。
（3）再逐滴加入稀硫酸，当加入3滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮5盏灯）。
（4）继续滴加入稀硫酸，当加入4滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮4盏灯）。
（5）继续滴加稀硫酸，当加入5滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮3盏灯）。
（6）继续滴加稀硫酸，当加入6滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮2盏灯）。
（7）继续滴加稀硫酸，当加入7滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮1盏灯）。
（8）继续滴加稀硫酸，当加入8滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮0盏灯）。
（9）继续滴加稀硫酸，当加入11滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮4盏灯）。
（10）继续滴加稀硫酸，当加入12滴稀硫酸后，振荡，检测溶液的导电性（亮5盏灯）。
通过实验我们发现，随着加入的硫酸的量越来越多，亮的灯泡越来越少，说明自由移动的离子越来越少。当最后加入一滴稀硫酸时，所有的灯泡都不亮了，说明溶液的导电性为零，也就说明溶液中已没有了自由移动的离子，从而证明稀硫酸和氢氧化钡溶液恰好完全反应。而随着稀硫酸的过量加入，导电仪上又有灯泡亮了，说明溶液中又有了可以自由移动的离子，并且随着加入稀硫酸的量越来越多，亮的灯泡越来越多，说明溶液的导电性越来越强，溶液中可以自由移动的离子越来越多。
注意事项：
（1）检测完毕或检测下一种溶液时，应将电极清洗或擦洗干净；
（2）使用完毕后，洗净电极，擦干入盒。
四、仪器创新的意义
（1）该仪器制作简单，使用方便，外形美观，便于携带。
（2）用LED电平显示板制作的导电仪作导电测试装置，实验操作方便，现象明显；用依次、连续的灯泡亮度变化检测溶液导电性的强弱，不仅使导电灵敏性大大提高，实验现象、效果明显，而且通过灯泡亮度变化（导电性不同，灯泡亮的个数不同）很好地揭示了溶液导电的微观实质。
（3）一个装置即可快速完成多个探究溶液导电性实验，操作简便，节约时间，有利于探究活动的开展。
（4）发光二极管显示实验现象，可视范围大，方便全体学生观察，并且有利于探究实验与微型实验的充分结合。
（5）该仪器还可用于检测石墨、水果是否具有导电性，生活中的各种饮用矿泉水是否由蒸馏水冒充等，有很强的实用性和推广价值。
（6）对于缺少药品和实验仪器，经济条件不太好的农村中学的化学实验普遍开展具有重大意义；对于化学实验中用宏观的变化现象揭示微观的变化本质起到很好的导向作用。
五、教学成效
课堂教学实践证明，这套仪器有效帮助学生建立了对微观概念的认识，培养了学生从微观变化本质理解宏观变化现象的综合思维能力，有助于学生变化观和微粒观的形成，并且在仪器制作、探讨的过程中，激发了学生的学习兴趣，启发了学生的积极思维。学生通过对实验现象的分析思考，明确溶液导电的微观实质，从而使复杂问题简单化，不但使知识内容变得容易理解和接受，而且还容易激发学生学习、探究热情，保持注意力的集中，并有利于培养学生的观察能力、理解能力及动手操作能力，提高教学实效。该仪器体现了“变通”的创造思想，利用“改变”“代替”“借用”等创造思路和手法，调动了学生的发散性思维，培养了学生探究、创造的意识、观念和方法。
（李清兰，本科，中教一级，山东省寿光市第一中学，262700。李桂芬，本科，中教一级；陈兴顺，本科，中教一级。山东省寿光市化龙初中，262719。郝灵慧，本科，中教二级，山东省寿光世纪学校，262700）