《应用pH传感器绘制酸碱中和滴定曲线》教学设计
课 题
应用pH传感器绘制酸碱中和滴定曲线
授课人
教材分析
《应用pH传感器绘制酸碱中和滴定曲线》是人教版《普通高中课程标准实验教科书·化学（选修6）实验化学》第三单元课题二“物质含量的测定”中的实验内容。
“酸碱中和滴定实验”属于pH的应用内容，是高中化学学习和高考的重要内容，认识滴定曲线有利于学生学习中和滴定方法，特别是滴定终点的确定。在选修4第三章中也有《实验测定酸碱滴定曲线》的实践活动，教材介绍酸碱中和滴定使用指示剂指示滴定终点，但传统滴定方法无法知道滴定过程中的变化，而教材也要求学生会测量并绘制酸碱中和滴定过程中pH变化的曲线图，使用pH计进行测定，操作比较麻烦，学生还要将每个点连成曲线，很难体现整个过程中pH变化的连贯性，而使用传感技术则很好的解决了这个问题。
中学化学新课程标准中，明确提出“要在配有图形计算器或掌上电脑和信息传感器的学校，推广在化学实验中使用图形计算器或掌上电脑和信息传感器，并应用于课堂教学中，特别是应用于研究性学习中”。数字传感技术是一种集数据采集与分析于一体的实验系统，将其应用于化学研究性实验，既体现新课改下教育思想与理念的转变，又符合学生学习认知规律。绘制酸碱中和滴定曲线，恰好可以利用这个技术，将滴定过程中pH的变化情况借助计算机以图像的形式显示出来，即直接绘制滴定曲线，体会pH突变范围，同时还可以进一步探究强弱电解质中和滴定曲线的不同。
学情分析
学生完成高中化学必修阶段的知识内容后具有一定的化学基础，掌握一定的化学学习方法和化学实验操作能力，对于微观、原理性、本质类知识有自己的认识，对学习此内容有一定帮助。
学生在选修4学习了有关酸碱中和滴定的知识，已掌握基本的原理，但缺乏对滴定曲线的直观认识，不清楚这个过程中溶液pH的变化，甚至有学生以为是均匀变化；对pH突变仍存有一些疑问，还不能理解指示剂的变点作为滴定终点的原因。
而学生没有接触过传感技术等精确的实验仪器，特别对于电脑联合使用进行测定的实验方法，更有好奇心。
教学目标
【知识与技能】
1.应用pH传感器自动绘制酸碱滴定曲线，掌握中和过程中溶液pH的变化规律。
2.认识不同强弱电解质滴定曲线的差异。
3.理解利用指示剂变作为终点判据的原因。
【过程与方法】
通过传感技术pH传感器、滴定计数器、数据采集器，测定并探究酸碱中和过程中pH变化，分析和理解滴定曲线的变化。
【情感态度与价值观】
1.感受数字化传感技术对化学实验带来的直观形象和便利。
2.通过现象看到事物本质，养成探究本质的科学态度。
重难点
重点：滴定曲线的绘制；滴定终点的确定
难点：不同强弱电解质滴定曲线的差异
教学策略
1.本节课应用数字化传感器，用pH传感器、滴定计数器自动绘制酸碱滴定曲线，直观地观察到pH突变的存在。
2.利用“希沃教学助手”，将学生实验过程中的操作图片实时上传到大屏幕，纠正学生在实验操作中存在的问题，规范学生的实验操作。
3.通过实验探究、实验结果分析和问题讨论，让学生积极参与课堂学习活动中，合作学习，帮助学生进一步认识酸碱中和滴定方法，理解pH突变、滴定终点、化学计量点、指示剂选择等相关概念和内容。
实验原理
选用盐酸（或醋酸）和氢氧化钠溶液的中和反应，应用滴定计数器、pH传感器和数字采集器记录滴入体积所对应的pH值，自动生成pH-V曲线。
实验目的
1. 应用pH传感器绘制稀盐酸（或醋酸）和氢氧化钠的中和反应的滴定曲线。
2. 探究不同强弱电解质滴定曲线的差异。
3. 理解滴定实验中利用指示剂变作为终点判据的原因。
实验用品
仪器：pH传感器、滴定计数器、100mL烧杯、25mL酸式滴定管、25mL碱式滴定管
试剂：0.2mol/L 盐酸、0.2mol/L 醋酸、0.1mol/L 氢氧化钠溶液、酚酞、甲基橙
教学过程
教学环节
教学活动
一、实验目的
【介绍】已学习了酸碱中和滴定的方法，知道在滴定过程中存在pH突变，也知道可以用指示剂的变来确定滴定终点。今天，我们借助计算机，学习用pH传感器自动绘制滴定曲线。
  请同学们简单了解一下实验原理和目的：应用pH传感器绘制稀盐酸（或醋酸）和氢氧化钠反应的滴定曲线；进而探究不同强弱电解质滴定曲线的差异；认识用指示剂变作为终点判据的原因。
在实验仪器方面，由于实验中用到了pH电极和滴定计数器，为保证液滴能够完全滴入氢氧化钠溶液中，我们用100mL烧杯代替锥形瓶进行实验。
二、实验过程
【实验探究】实验分为四组，请同学们根据所提供的药品进行实验：分别用0.2mol/L 盐酸和0.2mol/L 醋酸滴定20mL 0.1mol/L 氢氧化钠溶液，绘制滴定曲线。在实验过程中要注意观察和记录指示剂的变情况及对应的pH值。实验时间为12分钟，注意掌握时间和操作的规范性。
第一组
第二组
0.1mol/L NaOH  20mL
0.2mol/L HCl 、酚酞
0.1mol/L NaOH  20mL
0.2mol/L HCl 、甲基橙
php实例计算器教学视频第三组
第四组
0.1mol/L NaOH  20mL
0.2mol/L H3COOH、甲基橙
0.1mol/LNaOH 20mL
0.2mol/L CH3COOH、酚酞
【学生实验】 酸碱滴定曲线的测绘。
【实验汇报】各小组已经完成了实验，下面请各组派代表进行实验结果的展示。
【实验总结】各实验组均出现比较好的滴定曲线，并对实验过程中出现的问题进行较为详细的分析和说明。
  利用“希沃教学助手”将学生实验过程中的操作图片上传至大屏幕，进行讲评，规范学生的实验操作。
三、问题探究
【思考与交流】请同学们结合上述实验结果和所学知识，思考和解决这三个问题：
1.不同强弱的酸碱中和滴定曲线有何异同？
2.中和滴定实验中为什么可以利用指示剂变作为滴定终点的判据？
3.滴定实验中如何选择指示剂？ 
给同学们5分钟的讨论时间，讨论结束后由同学进行总结。
【归纳总结】
1.均存在pH突变，但范围不同：盐酸和氢氧化钠反应的突变范围，从弱碱到弱酸；醋酸和氢氧化钠反应的则集中在弱碱范围，这是由于恰好完全反应时溶液呈碱性（由于醋酸根水解，醋酸钠显碱性）。
2.在指示剂变点和反应终点时所消耗的氢氧化钠溶液体积相差非常小（一滴，甚至是半滴），这是在实验允许的误差范围内的。所以，可以利用指示剂的变作为滴定终点。
3.指示剂的变范围应在pH突变范围内，且变明显。
四、课堂小结
【小结】这节课我们利用数字传感器来绘制滴定曲线，直观的认识pH突变范围的存在，进一步认识和理解酸碱中和滴定的方法；学习一种新的实验方法定量研究化学反应，希望可以将这种数字化传感技术应用于其他化学知识的学习。
【课外作业】酸碱中和反应中，溶液除有pH变化外，温度、导电能力也会发生变化。请同学们设计实验，应用传感器绘制反应过程中电导率和温度的变化曲线，并出其与滴定终点的关系。
实验装置图
教 学 反 思
人教版选修4第三章中有《实验测定酸碱滴定曲线》的实践活动，在教学过程中也曾让学生用计算的方法绘制滴定曲线，但由于计算困难、数据少，学生不能直观清楚的认识滴定曲线和pH突变范围。
在此基础上，设计了本堂课：（1）借助计算机利用pH传感器自动绘制滴定曲线，这样可以直观的认识滴定曲线的变化；（2）通过问题讨论，帮助学生进一步认识酸碱中和滴定方法，理解pH突变、滴定终点、化学计量点、指示剂选择等内容。同时，在实验的过程中也可以让学生熟练掌握酸碱中和滴定的操作，学习将计算机和信息传感器应用于化学学习的方法。
整个实验课的教学流程为：分组实验：绘制滴定曲线，观察指示剂颜变化→各小组汇报实验结果→问题讨论→结论总结。
本节课的亮点，在于课堂中运用了多种信息化教学手段。（1）数字化传感技术，这是一种比较先进、操作方便、集数据采集和图像分析的技术，可以自动绘制曲线，直观地观察到化学反应中的各种变化；（2）希沃教学助手，一种可以用手机拍照，实时上传照片到大屏幕的教学APP，类似于实物投影但较之更便捷。这些新的教学手段应广泛用于化学学习，特别是研究性学习（如校本课程）中，更符合新课程的理念。
课堂教学中也存在一些问题，由于数字传感器比较灵敏，溶液搅拌不充分，未使用标准溶液等问题，实验存在较大误差，但不影响实验结果的分析，亦达到本节课的实验目标。如学生刚刚接触数字化传感技术，在操作上不是很熟悉，还需加强实验操作，包括数字化实验室中仪器和常规实验操作。

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