DISLa条件下化学反应速率及其影响因素的探究

王春梅

（宁夏育才中学，宁夏 银川）

化学作为一门以实验为基础的学科，课堂教学必然在与实验相结合的条件下进行，课堂上通过实验获得感性知识，从而巩固和加深对化学基本理论和基础知识的理解，同时实验可以为理论的完善和发展提供依据。

随着信息技术的发展，信息技术与课堂教学的整合成为教学改革的方向之一。在此背景下以传感器及其软件技术为核心的DISLab应运而生，DISLab即Digital Information System Laboratory的缩写，就是数字化信息系统实验室，主要由传感器、数据采集器和计算机系统及其配套应运软件所构成。DISLab的基本原理和功能就是根据实验的要求配备了各种传感器，能够实时定时定量地显示实验结果，有强大的数据处理功能，在完善实验和处理实验数据中发挥较大的作用。它的使用成功克服了传统实验的诸多弊端，有力地支持了信息技术与课堂教学的全面整合，DISLab技术的应用，初步实现了运用现代技术改造传统的实验手段和方法，它不但能替代许多传统仪表，如电流表、酸度计、温度计等，而且还能直接测量某些瞬时值，因此学生利用DISLab可以探究的问题范围和深度都大大拓展，这对提高学生的探究能力很有益处。本文基于DISLab条件下对化学反应速率及其外界影响因素进行了探讨。

一、化学反应速率

1.仪器与试剂

仪器：朗威DISLab数据采集器、相对压强传感器、计算机等。

试剂：锌粒、硫酸（2mol/L）、硫酸（4mol/L）、试管、带导管橡胶塞、量筒等。

2.实验过程

现行人民教育出版社化学教材选修4中P18实验2-1，在锥形瓶内各盛有2g锌粒（颗粒大小基本相同），通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L和40mL4mol/L的硫酸，比较两者收集10mLH2所用的时间。教材中实验是根据生成相同体积的H2来计算化学反应速率，笔者对本实验在DISLab条件下进行改进，实验采用相同质量的锌粒分别与20mL2mol/L和20mL4mol/L的硫酸在相同体积的大试管中进行反应，一段时间内通过相对压强传感器测试管内压强的变化。

3.实验步骤

首先各取大小相同的2g锌粒放入试管中，用两只量筒取2mol/L和4mol/L的硫酸各20mL，打开朗威DISLab6.9通用软件，然后将相对压强传感器与数据采集器相连并接入计算机USB接口，进行调零，调零完毕，点开软件中的“计算表格”，选择记录频率为2Hz（间隔时间0.5s），点击“自动记录”然后将量好的硫酸同时分别加入两支试管中，通过传感器自动记下每个瞬时压强值。

4.实验结果

截取仪器自动记录的某一相同时段试管内的相对压强值绘图，2mol/L硫酸与锌粒反应，4mol/L硫酸与锌粒反应，origin作图将两者对比，发现后者反应速率正好是前者的两倍。

二、影响反应速率的因素

1.浓度对反应速率的影响

（1）仪器与试剂

仪器：朗威DISLab数据采集器、二氧化碳传感器、计算机、试管、量筒等。

试剂：KMnO4溶液（0.01mol/L）、稀硫酸、H2C2O4溶液（0.1mol/L、0.2mol/L）。

（2）实验过程及结果

人教版选修4教材P20实验2-2，取两支试管，各加4mL 0.01mol/L的KMnO4溶液，然后一支试管中加入0.1mol/L的H2C2O4溶液，另一支试管中加入0.2mol/L H2C2O4溶液，记录溶液褪色的时间长短来比较反应快慢，从而分析浓度对反应速率的影响。改用传感器后实验装置，实验装置连接好之后先调零，然后点击“自动记录”后在试管中加入反应物，反应进行了30s时的瞬时值，据此可以得出加入0.2mol/L的H2C2O4溶液的试管中CO2值明显高于加入0.1mol/L的H2C2O4溶液的试管，因此可以得出结论在其他条件相同的情况下，增大反应物的浓度反应速率增大。传统实验反应需要较长时间观察到实验现象，在本实验中改用二氧化碳传感器进行实验既节省时间又能通过准确数据而得出结论。

2.温度对反应速率的影响

（1）仪器与试剂

仪器：朗威DISLab数据采集器、二氧化硫传感器、计算机、量筒、锥形瓶、烧杯等。

试剂：Na2S2O3溶液（0.1mol/L）、H2SO4（0.1mol/L）。

（2）实验过程及结果

本实验是在人教版选修4教材P21实验2-3的基础上改用二氧化硫传感器，具体操作过程与实验2-2相同。

实验结果，在冷水中和热水中反应相同时间内生成SO2的量不同，很显然，其他条件相同的情况下，温度升高反应速率增大。

通过对实验的研究，我们不难发现应用DISLab进行实验的优越性是显而易见的，它操作简单、高效、结果准确，让我们感觉到高科技带来的便捷，同时采用DISLab进行实验的结果非常直观。DISLab系统的引入也为开展研究性学习创造了更好的条件，为对化学实验感兴趣的学生提供了进一步研究和探索的平台，有利于满足不同学生的不同需求，为实现自然学科教育的个性化创造了很好的条件。