2018年4月24日星期二上午，在合肥市琥珀中学西区的理化生数字化实验里，开展了一场九年级标杆课展示活动。此次标杆课的学科是化学，主讲人为琥珀中学西区的张慧琳老师，安徽省各地区的专家、教师莅临现场观摩。

　　此次课程的主题为：以CO2和NaOH的反应为例探究——“证明无明显现象的反应发生”。和以往不同，此次九年级化学标杆课的形式非常新颖，它首次将数字化实验与化学课堂教学相结合，给在场的老师和同学们带来了令人耳目一新的体验！

课程展示

　　课堂的一开始，张老师给同学们展示了各种各样的“美丽的化学反应”。这些化学反应非常美丽，且很明显，可以直接通过肉眼观察到反应的发生。　

　　化学反应的本质是有新物质生成，证明一个化学反应是否发生可以通过证明生成了新物质和反应物减少这两个方面去证明。

　　以二氧化碳与氢氧化钠反应为例，它们生成了碳酸钠和水。但是并不是所有的化学反应都有可观察到的明显现象，这个反应通过肉眼很难察觉。

　　那么如何证明了这个反应发生了呢？张老师要求同学们自行设计实验装置，目的是为了证明此反应的确发生了。同学们根据之前的学习，设计方案证明二氧化碳和氢氧化钠反应，并互相探讨，设计出很多新颖的方案！

同学们的“奇思妙想”

　　第一个同学给出了如下方案：这位同学选择了一个和鸡蛋大小差不多口径的集气瓶，在瓶内集满CO2，然后迅速倒入适量NaOH溶液，及时把鸡蛋放在瓶口，观察鸡蛋会不会因为CO2气体的减少从而被吸入瓶中。　　

　　这是一个极具创意的想法，张老师首先肯定了他的创意。但是CO2同样可溶于水，鸡蛋被吸入瓶中是否是因为CO2溶于水而导致的呢？所以这个实验并不能完全肯定CO2与NaOH反应了，只能推测。

　　第二个同学的办法和第一个同学有异曲同工之处：他取1个矿泉水瓶子，瓶子里集满CO2，然后迅速倒入NaOH溶液，把瓶盖盖紧，充分震荡，观察瓶子是否被瘪下去。

　　第三个同学从生成物的角度出发，假如二氧化碳和氢氧化钠反映生成了碳酸钠和水，从中滴加氯化钙，那碳酸铵和氯化钙反映就会生成氯化钠和碳酸钙，碳酸钙几乎不溶于水，就会产生沉淀。

　　张老师总结了同学们的想法：都是从2个方面入手的——气压变小和生成物。虽然使用同学们设计的方案也可以证明其反应的发生，但是其中的干扰因素如何被排除呢？化学反应过程中具体的量的变化又如何测定呢？

　　这时，我就需要借助数字化实验仪器了。它可以帮助我们从多角度精准监测化学反应过程总的物理量的变化，从而从各个方面证明此反应的真实存在。

　　在做实验前，我们首先要思考，是否要进行对比实验？先前我们都猜想CO2与水反应会影响判断，那么我们就应该同时做两组对比实验：NaOH溶液与CO2反应、水与CO2反应。

一、用二氧化碳传感器测量反应过程中CO2的变化

　　张老师先在容器内通入同等浓度的CO2，并将二氧化碳传感器插入瓶口，等待数据采集。点击采集后，同时用注射器分别注入10mlNaOH溶液和水。

　　观察数据，我们发现，注入NaOH溶液的容器内的CO2明显下降，注入水的则没有太大变化。

二、用气压传感器监测反应过程中气压的变化

　　张老师分别用2个三口烧瓶装满CO2，瓶口塞上气压传感器，点击采集数据后，同时注入10mlNaOH溶液和水，观察气压的变化。我们明显看到注入NaOH溶液的瓶内气压降低了。

　　在这组数据里，通入水的烧瓶内气压在一开始略有升高，这是为什么？这是因为注入水之后瓶内气体的体积缩小了，所以压强升高了。

三、用pH传感器监测通入CO2的Na溶液的pH变化

　　先前的实验，我们都证明了二氧化碳被消耗了，那怎么证明NaOH被消耗了呢？同学们提出可以选择用酸碱指示剂酚酞判断。那除了加酸碱指示剂的方法，我怎么看到全过程的量的变化呢？

　　张老师用烧杯装适量NaOH溶液，再用稀盐酸和碳酸钙反应制取二氧化碳，将CO2用导管通入到装有NaOH溶液的烧杯里。由于NaOH为碱性，如果CO2与其反应，pH会下降，我们用pH传感器测溶液pH的变化。

　　通过传感器测得，pH的确在逐渐下降。“为什么先前的一段是平稳的呢”张老师问。同学们回答：因为老师是先点击数据采集再倒入稀盐酸的，制取二氧化碳的装置内原本有空气，先前排出的气体是空气，后来才是二氧化碳。

　　精彩的化学数字化实验课接近尾声了，同学们纷纷在感慨数字化实验的神奇，仿佛打开了一扇新世界的大门。

　　在课堂的最后，张老师“抛砖引玉”给同学们提出了一个研究课题：怎么证明氢氧化钠与盐酸反应呢？

　　这个问题，就留给我们下次去探究吧！