1.題型介紹:(1)題型特點(diǎn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是通過“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+計算機(jī)”定量采集數(shù)據(jù)得到曲線和數(shù)字的一種新型實(shí)驗(yàn),這些圖形直觀可視、真實(shí)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)?？碱愋统踔谢瘜W(xué)常通過濃度傳感器、壓強(qiáng)傳感器、溫度傳感器、pH傳感器等,對化學(xué)反應(yīng)過程中的濃度變化、壓強(qiáng)變化、溫度變化、pH變化等進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的定性和定量分析。在定性探究實(shí)驗(yàn)中物質(zhì)組成或利用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行簡單含量計算的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步定量認(rèn)識實(shí)驗(yàn)過程和現(xiàn)象的本質(zhì)。
2.傳感器類型:對于初中化學(xué)來說,常見的傳感器類型有(1)氣體壓強(qiáng)傳感器。例如,測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中,利用壓強(qiáng)傳感器并繪制圖像,能夠很清楚地看到每步實(shí)驗(yàn)操作后集氣瓶內(nèi)壓強(qiáng)的變化。(2)溫度傳感器。例如,溶解時吸熱或放熱現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(yīng)的溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。
(4)pH傳感器。例如酸堿中和反應(yīng)可通過pH傳感器測量反應(yīng)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(biāo)中的兩個變量(橫、縱坐標(biāo))之間的變化關(guān)系(關(guān)注起點(diǎn)、終點(diǎn)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(guān)系。(3)結(jié)合化學(xué)反應(yīng)過程,形成對變化規(guī)律的認(rèn)識。(4)根據(jù)題干要求作出解答。
【重溫·中考真題】1.(2023·吉林中考)化學(xué)實(shí)驗(yàn)也要“數(shù)字化”。利用氧氣濃度傳感器,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。(1)如圖1,打開傳感器開關(guān),實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(yùn)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____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。?
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(yuǎn)
遠(yuǎn)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
2.(2023·聊城中考)掌握實(shí)驗(yàn)室制取氣體的方法是必備的化學(xué)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(shí)驗(yàn)室用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣,應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是______(填字母,下同),該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________。?(3)若制取并收集一瓶干燥的二氧化碳?xì)怏w,應(yīng)選擇圖1裝置的順序依次為_________。?
　2H2O2 2H2O+O2↑　
(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(xué)方程式解釋)。?
　CO2+H2O=== H2CO3　
【精練·福建模擬】1.(2023·福州金山中學(xué)模擬)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室制取CO2發(fā)生裝置中,連接上壓強(qiáng)傳感器如圖一。測得實(shí)驗(yàn)過程中試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(diǎn)的對應(yīng)操作是打開彈簧夾D.cd段二氧化碳?xì)怏w輸出
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(yīng)過程中溶液的pH及溫度隨時間的變化關(guān)系,小王將實(shí)驗(yàn)裝置與數(shù)字采集器及計算機(jī)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(jī)實(shí)時顯示的數(shù)據(jù)曲線,下列說法錯誤的是( )A.實(shí)驗(yàn)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?yàn)樵摲磻?yīng)放熱C.100秒時,溶液中Na+和Cl-的個數(shù)比是1∶1D.150秒時,向溶液中放入打磨后的鎂條,無明顯現(xiàn)象
3.(2023·泉州二模)為探究溶液濃度對反應(yīng)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(yīng)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( )
A.實(shí)驗(yàn)②中x=9B.實(shí)驗(yàn)③④⑤可探究H2SO4溶液濃度對反應(yīng)速率的影響C.實(shí)驗(yàn)③變化曲線在如圖中處于實(shí)驗(yàn)②⑤之間D.Na2S2O3溶液濃度的改變對反應(yīng)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(jìn)行探究?！緦?shí)驗(yàn)1】探究過氧化鈉能否與水發(fā)生反應(yīng)。興趣小組設(shè)計圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置開展實(shí)驗(yàn)。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(yīng)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(xué)認(rèn)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(xué)反應(yīng),他的觀點(diǎn)_________(填“正確”或“錯誤”),理由是_____________________________。?
　固體溶解時也伴隨能量變化　
【實(shí)驗(yàn)2】探究過氧化鈉與水反應(yīng)的歷程?！举Y料】過氧化鈉固體會與水反應(yīng)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(shí)驗(yàn)裝置繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。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(dāng)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。

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