仿真实验室应用实例.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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)

6、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

7、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

8、)=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

9、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

10、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

11、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

12、。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

13、：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

14、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