仿真实验室应用实例.docx

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仿真实验室应用实例

应用实例

用《仿真化学实验室》制作课件的一般方法是这样的：

首先搭建实验仪器，把我们需要用到的实验仪器都放置在实验区中；然后给容器中添加化学药品；运行一遍实验后，再编辑容器的属性，调整容器中进行的反应方程式就可以了。

在应用实例中，我们将通过几个典型的例子，增加您对仿真化学实验室的了解，让您更加熟悉它的操作。

实例1：

Cu（OH）2沉淀和Fe（OH）3沉淀

在这个实验中我们在两个烧杯中分别装入CuSO4溶液和FeCl3溶液，在细口瓶中装入NaOH溶液。

运行实验后,我们利用胶头滴管把NaOH溶液分别滴加在这两个烧杯中，就会看到有不同颜色的沉淀生成。

首先从器件箱中创建出两个中烧杯、一个细口瓶和一个胶头滴管。

往一个烧杯中添加100ml,0.1mol/L的CuSO4溶液

用同样的方法往另一个烧杯中添加100ml,0.1mol/L的FeCl3溶液；在细口瓶中添加50ml,0.1mol/LNaOH溶液。

接下来就可以用鼠标点击运行按钮,运行实验了。

运行后，用胶头滴管可以吸取溶液，只要把滴管的管口放在容器的液面下，然后点击滴管旁边的“吸取”按钮就可以了。

同样的，点击“点滴”按钮就可以把滴管中的溶液滴入到其它容器中。

在这个实验中，我们用滴管吸取细口瓶中的NaOH溶液，然后把它分别点滴到CuSO4溶液和FeCl3溶液中。

实例2：

往Ca（OH）2溶液中通入过量的CO2

在这个实验中，我们用CaCO3和稀盐酸反应，把反应生成的CO2通入到Ca（OH）2溶液中。

开始时，Ca（OH）2溶液中有沉淀生成，继续通入CO2后沉淀逐渐消失，溶液又变得澄清了。

我们做这个实验来展现这个过程，并利用仿真化学实验室能结合实验数据的特点，把反应中各物质的量用数值和曲线的方式表现出来。

实验现象与实验数据的结合是仿真化学实验室的一大特点。

首先我们搭建出如图所示的器件组合。

然后我们在容器中添加药品。

在锥形瓶中添加0.5mol的CaCO3（固体）和100ml的H2O（液体）。

在分液漏斗中添加40ml,0.5mol/L的HCl（溶液）。

在集气瓶中添加40ml,0.01mol/L的Ca（OH）2（溶液）。

接下来我们就可以进行反应了。

点击工具栏上的运行按钮

，运行实验。

然后用鼠标点击分液漏斗，在分液漏斗旁就出现了一排按钮，点击“打开”把分液漏斗中的盐酸加入到锥形瓶中。

这样盐酸就和碳酸钙反应了，生成的二氧化碳被通入到澄清的石灰水中，石灰水先变混浊再变澄清。

但是这个反应的速度似乎太快了，我们可以通过修改锥形瓶中的反应速度来调节实验进行的快慢。

首先点击工具栏上的停止按钮

，停止实验。

然后用鼠标右键点击锥形瓶，在弹出的菜单中点击“属性”，弹出锥形瓶的属性对话框。

删除不用考虑的方程式只保留如图所示的方程式，并把它的反应速度设置成0.0002。

并且不要选中“智能处理反应”这一选项。

这时您再运行这个实验，把分液漏斗中的液体加入到圆底烧瓶中，可以看到有气泡生成，Ca（OH）2溶液先变浑浊，再逐渐澄清；而且实验进行的速度也变慢了。

为了更好的表现这个反应，并分析这个反应，我们需要用到实验数据。

首先我们要为容器中的药品定义变量。

例如：

我们想在反应过程中知道集气瓶中CaCO3的量，就要为CaCO3定义变量。

首先弹出集气瓶的属性对话框，现在集气瓶中没有CaCO3（固体）,我们要在集气瓶中添加CaCO3（固体）,点击“容器中的药品”活页中的“添加”按钮,为集气瓶添加0ml的CaCO3（固体）就可以了。

现在用鼠标点击容器药品列表中的CaCO3（固体）一项，然后点击“定义变量”按钮弹出定义变量对话框。

在此对话框中您可以为CaCO3（固体）的mol量定义变量也可以为它的质量定义变量，我们为CaCO3（固体）的mol量定义变量为“caco3”,然后确定就可以了。

要在实验区中显示出这个变量的值，我们需要用到“文字注释”。

用鼠标点击实验区上方工具栏中的

按钮，再在实验区中点击一下鼠标，就会弹出“注释编辑”对话框。

在此对话框中您可以编辑注释，设置注释的字体。

注释可以是一段说明，可以是方程式也可以用于输出变量的值。

在这里我们输入：

“CaCO3的摩尔量={caco3}”，其中大括号中的部分是变量名。

显示这个注释时会在{}的位置上显示变量CaCO3的值。

这时您再运行实验，就可以实时的看到集气瓶中CaCO3（固体）的量的变化情况了。

用同样的方法，您可以为集气瓶中的Ca（OH）2（溶解）和Ca（HCO3）2（溶解）定义变量。

您可以使用曲线对象绘制变量的曲线图。

用鼠标点击实验区上方工具栏中的

按钮，再在实验区中点击一下鼠标，就可以创建出曲线对象了。

用鼠标右键点击这个曲线对象，在弹出的菜单中点击“属性”，这时会弹出“曲线对象设置”对话框。

按如图所示设置横坐标和纵坐标的比例，在这个实验中我们用横坐标表示时间，纵坐标表示各物质的量。

因为这个实验中物质的量都非常小，所以在设置纵坐标比例时，我们设置成0.0001。

再运行实验，您将看到这样的效果。

实例3：

水的蒸发

仿真化学实验室中，水的沸腾也是通过方程式来实现的，这类方程式我们称之为扩展方程式。

H2O（液体）==H2O（气体）就是水沸腾的扩展方程式。

现在我们就来做一个水沸腾的实验，首先我们从器件箱中创建一个烧杯，在里面添加一定量的H2O（液体），把这个烧杯放在铁架台的铁圈上。

再创建出一个温度计，把它插在烧杯中。

最后再创建出一个酒精灯，把它放在烧杯的下方。

这样就可以运行了。

运行后，把酒精灯点燃，您可以看到温度计指示的温度逐渐升高，在接近100摄氏度时水就沸腾了。

在《仿真化学实验室》的方程式库中有关于水沸腾的扩展方程式，这个方程式的条件为：

温度>98。

实例4：

氢气还原氧化铜

在这个实验中，我们用硫酸和锌反应制取氢气，把生成的氢气通入到灼热的氧化铜中，最后把尾气通入到装有无水硫酸铜的U型管中。

首先搭建出如图所示的实验装置。

然后，给锥形瓶添加100克的Zn（固体），150ml的H2O（液体）和0.5mol的H2SO4（溶解）。

在玻璃管中添加30克的CuO（固体）。

在U型管中添加0.1mol的CuSO4（固体）。

现在就可以点击运行按钮进行反应了。

随着反应的进行，玻璃管中的固体逐渐由黑色的氧化铜变成红色的铜，U型管中的白色无水硫酸铜也逐渐变成了蓝色的五水硫酸铜。

这个反应需要比较多的时间，如果您想比较快的演示整个过程，可以在实验停止后，修改各个中容器中的方程式反应速度，把它们都设置成0.01就可以了。

实例5：

酸碱中和滴定

在这个实验中，我们用三个锥形瓶，每个瓶中都添加150ml的H2O（液体），分别在三个锥形瓶中添加0.001mol的石蕊（指示剂）、0.001mol的酚酞（指示剂）和0.001的甲基橙（指示剂）。

这些指示剂在“添加药品”对话框的“溶质”活页中。

再从器件箱中创建出一个酸式滴定管，在其中添加0.01mol/L的HCl（溶液）50ml；创建出一个碱式滴定管，在其中添加0.01mol/L的NaOH（溶液）50ml。

因为指示剂的颜色是根据溶液中H+（离子）的浓度变化而变化的，所以在容器中，我们需要考虑HCl（溶解）电离和NaOH（溶解）电离的离子方程式，还要考虑H2O（液体）微弱电离的离子方程式。

以其中一个锥形瓶为例，打开它的属性窗体，为了便于搜索到HCl电离和NaOH电离的化学方程式，我们再给这个容器添加0mol的HCl（溶解）和NaOH（溶解）。

在“容器中的反应”活页中点击“自动搜索”按钮，弹出“搜索方程式”对话框，选中“考虑离子反应”一项，然后点击“搜索”按钮。

这样可以搜索到以下这些方程式。

删除如图所示的方程式，只保留HCl电离、NaOH电离和H2O电离的离子方程式。

其中H2O的电离是一个可逆反应，它的默认平衡度是H2O在20摄氏度时的电离平衡度。

另外H2O电离的方程式要放在方程式列表的最后，用鼠标按住列表左侧方程式的序号不放，上下移动鼠标可以改变方程式在列表中的位置。

注意不要选中“智能处理反应”这个选项。

最后点击“确定”按钮。

用同样的方法，为其它两个锥形瓶也制定这样的反应。

现在就可以运行实验了。

运行后请您把滴定管中液体慢慢的点滴到锥形瓶中，您会发现指示剂的颜色发生了变化。

更进一步，我们还可以用注释动态的表示出溶液的PH值。

首先点击停止按钮，停止运行中的实验。

溶液的PH值是溶液中H+（离子）摩尔浓度的负对数，所以我们要先计算出溶液中H+（离子）的浓度。

以其中一个锥形瓶为例，我们弹出它的属性对话框，为容器中H2O（液体）的质量定义变量为a1；为H+（离子）的摩尔量定义变量为b1。

确定对容器属性的修改后，再从主菜单中点击[程序]——[变量编辑器],弹出“变量编辑器”对话筐。

我们需要自定义一个变量:

ph1，来表示这个容器中溶液的PH值。

按如下图所示，输入变量名：

ph1，设置初始值：

7，然后点击添加按钮就可以完成变量的添加了。

添加完成后，点击“关闭”按钮，关闭变量编辑器。

再从主菜单中点击[程序]——[程序编辑器]，弹出“程序编辑器”对话框。

在此对话框中，我们输入以下程序。

然后点击“确定”按钮。

最后，创建一个注释对象，用它来动态的表示变量ph1的值。

再运行实验，往锥形瓶中滴加酸或碱时，您就可以看到锥形瓶中溶液PH值的变化了。

实例6：

一道化学习题

《仿真化学实验室》能够很好的辅助化学习题的讲解，是因为它不但制作课件十分简单、方便，而且更能紧密的结合化学学科的特点。

这里我们用一个例子来说明这个问题。

有一道化学题：

用相同质量的锌和铁分别与足量的稀盐酸反应。

纵坐标表示生成氢气的质量，横坐标表示反应时间，请绘制大致的坐标曲线，并解释其原因。

制作这个课件比较简单，但要注意几个问题：

1.在添加Fe（固体）和Zn（固体）时，按质量添加，并添加相同的质量。

2.添加药品时，要使盐酸过量。

3.运行一遍后，需要调整容器中的反应速度，要设置锌与盐酸的反应速度快于铁与盐酸的反应速度。

 例如：

设置锌与盐酸的反应速度为0.01；铁与盐酸的反应速度为0.007。

4.因为容器中生成的氢气会释放到空气中，所以不能准确的度量出生成氢气的量。

我们分别为FeCl2（溶解）和ZnCl2（溶解）的摩尔量定义变量来代替氢气生成的量，并用曲线对象关联这些变量。

总结

通过以上的这些实例，我们已经可以清晰的了解《仿真化学实验室》制作课件或实验的一般过程。

制作的过程一般是这样的：

首先搭建实验仪器，把我们需要用到的实验仪器都放置在实验区中；然后给容器中添加化学药品；运行一遍实验后，再编辑容器的属性，调整容器中进行的反应方程式就可以了。

我们还可以使