仿真化学实验室 用户手册.docx

1、仿真化学实验室 用户手册仿真化学实验室软件用户手册目录：仿真化学实验室软件简介仿真化学实验室模块一仿真化学实验室模块简介二软件界面三菜单与工具栏快捷按钮四操作指南三维分子模块一三维分子模块简介二软件界面三菜单与工具栏快捷按钮四操作指南仿真化学实验室软件简介“仿真化学实验室”是专门针对化学教学而精心打造的实验仿真平台。它具有全新的概念，严谨的科学性和强大的交互性。它既是化学课堂中的教学平台，同时也是化学教师的课件制作平台和学生的交互式学习平台。“仿真化学实验室”模块在计算机中提供了一个虚拟的化学实验室。试管、烧杯、酒精灯、铁架台、烧杯、锥形瓶、集气瓶、漏斗、导管等这些真实实验室中的器具，在“仿真

2、化学实验室”模块中也应有尽有。用户可以自由的搭建实验装置，添加药品。“仿真化学实验室”模块能智能的处理药品之间的反应。它不但可以展示逼真的实验现象，还能提供准确的实验数据以供分析。用它来制作课件非常的简单和快捷，通常几分钟就可以完成。制作的课件不但专业性强，而且具有很好的交互性。“三维分子”模块可展示奇妙的化学微观世界。它为用户提供一个全三维的、用于分子演示的平台。它不但可以展示如H2O、NH3等分子结构及石墨、金刚石、氯化钠等晶体结构；而且能够十分轻松的搭建出各种有机分子的微观模型。提供的各种官能团使得各种烷烃、烯烃、醇、醛、羧酸、酯、胺、苯等，甚至TNT的分子模型都能轻松的搭建出来。它有多

3、种展示方式以供选择，例如球棍模型、比例模型和框架模型等。老师可以带领学生自如的从不同的角度观察奇妙的化学微观世界，使课堂更加丰富多彩。“仿真化学实验室”的出现将为现有的化学教学注入新的活力。仿真化学实验室模块一仿真化学实验室模块简介“仿真化学实验室”模块在计算机中提供了一个虚拟的化学实验室。试管、烧杯、酒精灯、铁架台、烧杯、锥形瓶、集气瓶、漏斗、导管等这些真实实验室中的器具，在“仿真化学实验室”中也应有尽有。用户可以自由的搭建实验装置，添加药品。“仿真化学实验室”模块能智能的处理药品之间的反应。例如制取氧气、氯气、把CO2通入澄清的石灰水中、在CuSO4溶液中滴入NaOH溶液、用H2还原CuO

4、、用NaOH中和滴定HCl溶液、分析醋酸纳的水解反应等等。它不但可以展示逼真的实验现象，还能提供准确的实验数据以供分析。用它来制作课件非常的简单和快捷，通常几分钟就可以完成。制作的课件不但专业性强，而且具有很好的交互性。二软件界面“仿真化学实验室”模块的主界面如下图所示。软件界面的中间是“实验区”，是用户搭建实验和观察实验过程的地方。实验区的上面是“工具栏”，“工具栏”中有常用命令的快捷按钮。“实验区”的左边是“器件箱”，用鼠标点击“器件箱”中的器件，再在“实验区”中点击鼠标，就能创建器件。“实验区”的下方是“状态栏”，“状态栏”会显示必要的操作提示信息。三菜单与工具栏快捷按钮软件的主菜单及功

5、能如下：文件新建：创建一个新的实验项目。 打开：打开一个已经存在的实验项目。 浏览打开：另一种打开实验项目的方式，可以在打开前浏览实验项目的内容。 保存：保存当前的实验到磁盘文件。 另存为：保存当前的实验到新文件名。 另存为图片： 将当前的实验区保存为图片。 输出动画： 将运行状态下的实验输出为动画。 打印设置：设置打印的相关信息。 打印：打印实现区中的图像。 退出：退出软件。编辑实验设置：弹出“实验设置”对话框，在“实验设置”对话框中，可以设置“黑白贴图”和“光影贴图”。 撤销：撤销前面的操作步骤。 重做：重做撤销的操作步骤。 复制：复制当前实验区中选中的对象到剪贴板。 剪切：剪切当前实验区

6、中选中的对象到剪贴板。 粘贴：将复制到剪贴板中的对象粘贴到实验区中。 删除：删除当前选中的对象。 属性：弹出当前选中对象的“属性”对话框。 复制图片到剪贴板：复制当前框选的实验区域到剪贴板。 设置底色：设置实验区域的底色。实验控制运行实验：运行实验区中的实验。 停止实验：停止实验区中的实验。 暂停/继续：暂停/继续实验区中的实验。程序变量编辑器：弹出“变量编辑器”对话框，用户可以在此对话框中，自定义变量。 程序编辑器：弹出“程序编辑器”对话框，用户可以在此对话框中，编写简单格式的脚本语言以实现较为复杂的实验控制。工具药品编辑器：打开“药品编辑器”对话框，用户可以在此对话框中，添加、修改、删除以

7、及查询化学药品，还可以设置药品的各种属性等等。 方程式编辑器：打开“方程式编辑器”对话框，用户可以在此对话框中，添加、修改、删除以及查询化学反应方程式，还可以设置方程式的各种参数等等。 计算器：打开计算器。窗口工具栏：显示/隐藏“工具栏”。 器件箱：显示/隐藏“器件箱”。帮助帮助：打开软件的帮助。 关于仿真化学实验室显示“仿真化学实验室”的相关信息。软件的工具栏及快捷按钮功能如下：工具栏上的快捷按钮，对应同名的菜单项功能。四操作指南1.一个简单的实验我们来做一个“实验室制取氯气”的实验。通过这个实验，我们可以了解“仿真化学实验室”模块制作实验的方法。首先从左边“器件箱”中的“辅助器件”栏里找到

8、“铁架台”图标。用鼠标点击这个图标，会弹出“子器件”，里面有两种“铁架台”。用鼠标点击左边的那个，再在实验区中点击一下鼠标，就可以将“铁架台”放置到实验区中。创建出的“铁架台”带有铁夹、铁圈和石棉网。用鼠标右键点击这个“铁架台”，在弹出的菜单中可以设置是否需要铁夹、铁圈和石棉网。从左边“器件箱”中的“反应器件”栏里找到“圆底烧瓶”图标。用鼠标点击这个图标，再在实验区中点击一下鼠标，“圆底烧瓶”就被放置到实验区中。将它拖动到“铁架台”上。此时，“圆底烧瓶”会被固定在“铁架台”上，随“铁架台”的移动而移动。用鼠标右键点击“圆底烧瓶”，则可以在弹出的菜单中为其添加塞子或者进行其它的相关设置。用同样的

9、方法创建一个分液漏斗、一个酒精灯、一个集气瓶和一个200ml的烧杯。接下来我们开始连接导管。在这个实验中，我们要把圆底烧瓶中生成的Cl2通入到集气瓶中进行收集，然后再把集气瓶中过量的Cl2通入到装有NaOH溶液的烧杯中。“仿真化学实验室”模块提供了各种形状的导管，导管之间是可以自动连接的。导管的创建方法是这样的，首先用鼠标点击“器件箱”中的“导管”图标，在弹出的“子器件”中点击所需要的导管形状，然后在实验区中点击一下鼠标，确定导管一个端点的位置，移动鼠标到合适的位置再点击一下鼠标，导管就被创建出来了。创建出的导管可以被整体移动，也可以只移动它的端点。插入到容器中的导管，在容器被移动时会随之移动

10、。实验装置搭建完成以后，我们需要向容器中添加药品。药品添加完毕后，再为“圆底烧瓶”和“集气瓶”添加塞子。右键点击需要添加药品的容器，在弹出的菜单中选择“添加药品”命令。在这里，我们将化学常见的药品分为六大类。分别是：固体、液体、气体、溶质、溶液、离子。添加药品的方法是这样的：首先，我们在“药品名称”后面的“文本框”中输入所要添加的药品名称（不用区分大小写），然后点击后面的“查询按钮”或者按键盘的回车键即可找到该药品。接着，输入所要添加药品的量，最后点击添加即可。在圆底烧瓶中添加80g的MnO2固体，在分液漏斗中添加12mol/L，40ml的盐酸溶液，在烧杯中添加1mol/L，100mol的氢氧

11、化钠溶液。现在，我们可以运行实验了。点击“工具栏”中的“运行”命令运行实验。点击“分液漏斗”，在弹出的界面中选择“打开”或者“点滴”。用鼠标右键点击酒精灯，在弹出的界面中选择“点燃酒精灯”。随着反应的进行，集气瓶中逐渐产生了黄绿色的气体。智能反应：“仿真化学实验室”模块能够根据容器中的药品和环境自动的从“方程式库”中搜索可能存在的反应方程式，并按这些方程式进行计算。这就是“智能反应”。首先“停止”实验。用鼠标右键点击“圆底烧瓶”，在弹出的菜单中选择“属性”命令。进入“容器属性”设置界面。选择第三个选项卡“容器相关设置”。“智能反应”默认处于选中状态。如果需要考虑“离子反应”，则需要同时将“考虑

12、离子反应”选中。虽然“智能反应”能够方便我们进行各种实验，但有时候，我们只需要考虑容器中某一个反应方程式，其它的反应方程式是可以忽略的。这就是“制定反应”。打开“容器属性”第二个选型卡“容器中的反应”。可以发现，在“方程式”中出现了四个方程式，然而有时候，我们只需要考虑第一个反应方程式，为此，我们可以将不需要的反应方程式删除。删除以后，需要在“容器相关设置”选项卡中，将“智能反应”取消。最后点击确定即可。 “仿真化学实验室”模块还能够对反应的速度进行任意的调节，如此一来，对于现实中反应过快或者过慢的实验，我们可以根据需要，人为的调整它的反应速度。首先“停止”实验，在“容器属性”“容器中的反应”

13、选项卡中，选择想要改变反应速度的方程式，在右侧“反应速度”栏里输入反应速度，点击“修改”，最后点击“确定”即可。这里的反应速度是指方程式中反应系数为1的药品，在1秒钟内反应掉的摩尔量或生成的摩尔量。如果某药品在方程式中的反应系数为2，则在1秒钟内反应掉的摩尔量或生成的摩尔量=2*反应速度。可以发现，在第三选项卡“容器相关设置”里面也有反应速度调节的功能，与前者的区别在于：前者是针对某一个反应方程式速度进行调节，而该处的反应速度调节是针对该容器内的所有反应方程式。这样，这个实验就完成了。我们还可以对这个实验进行修饰。比如说，我们可以为每个容器添加标签。在“容器属性”“容器相关设置”的右测，“容器

14、标签”栏里输入文字，然后修改文字的字体，颜色等等，最后点击确定即可。在“器件箱”里的“辅助器件”中，有一个“注释对象”功能，我们可以使用它对这个实验进行一些简单的文字描述。通过这个例子，你已经学会了使用“仿真化学实验室”模块制作实验的基本方法。总的来说制作过程是这样的：首先根据实验要求搭建实验装置，然后添加药品，最后运行实验，设定反应方程式或反应速度等参数，逐步的完善实验。2.药品编辑器和方程式编辑器“药品编辑器”：“仿真化学实验室”模块有一个药品编辑器，所有的药品信息都在其中，只有药品编辑器中存在的药品才能被添加到容器中。药品编辑器中已经有了数百种药品。当然你可以修改、删除药品编辑器中的药品

15、信息，你也可以根据需要添加新的药品。选择菜单栏“工具”下面的“药品编辑器”命令打开“药品编辑器”。你可以使用“名称查询”功能先找到需要修改的药品（不需要区分大小写），然后对其进行修改，在右侧，可以选择当前的药品显示种类。如果碰到药品库中没有的药品，则可以进行添加，分别输入药品的名称（须写出药品的种类，是固体还是气体等），分子量，溶解度，颜色等，如果是离子则还需要输入化合价，输入完成后点击“添加”最后保存即可。值得注意的是：对于(固体)和(溶解)，如果有对应的溶解度则应输入它在20摄氏度时的溶解度，对于其它的类别在溶解度一项中输入0。修改药品的颜色值时，会弹出颜色对话框。为了便于观察，对于白色的

16、固体，颜色值不要设置成纯白，应该带有一些灰色。对于无色的液体，颜色值要略带一些蓝色，可以参考H2O(液体)的颜色进行设置。对于无色的气体，可以设置为纯白色。对于溶解状态下为无色的(溶解)类药品，请设置颜色为纯黑色。“方程式编辑器”：“仿真化学实验室”模块还具有一个“方程式编辑器”，所有的反应方程式都在其中，只有方程式编辑器中存在的方程式，才会在实验中被执行。方程式编辑器中已经有了数百条方程式。但化学反应多种多样，你可能会遇到某种反应，在方程式编辑器中没有对应的反应方程式。这时你就可以使用“方程式编辑器”进行添加了。选择菜单栏 “工具”下面的“方程式编辑器”命令打开“方程式编辑器”。通过左上角各

17、种显示方式和查询命令，你可以快速找到需要修改的反应方程式，对其进行修改或者删除。在反应物表和生成物表中输入新方程式的反应物名称和生成物名称及其系数（须写出药品的种类，是固体还是气体等）在“方程式参数”中，输入新方程式的参数，最后点击“添加”命令即可。在“方程式参数”中，反应条件支持多种情况。比如在有MnO2作为催化剂的情况下，加热氯酸钾可以生成氧气这样的方程式。我们就可以在反应条件里输入：加热 催化剂MnO2(其中“加热”是一个反应条件，催化剂MnO2是另一个反应条件。它们之间用“空格”隔开，其中MnO2输写时需要区分大小写)而方程式的类型中有“普通”、“离子”和“扩展”。其中“扩展”指的是原

18、本不是化学反应方程式，但为了方便处理，把它作为方程式进行对待。例如：H2O(液体)=H2O(气体)就是扩展方程式。3.仿真化学实验室模块中的器件在这一章中，我们将介绍“仿真化学实验室”模块“器件箱”中的各种器件和对象。在“器件箱”中，我们将器件分为了两大类，分别是“反应器件”和“辅助器件”。“反应器件”一般是指用来盛放药品，进行反应的器件。如烧杯、试管等等。“辅助器件”一般是指辅助实验的仪器和其它一些辅助工具，如铁架台、玻璃片、注释对象等等。3.1反应器件烧杯用鼠标点击“烧杯”图标，会弹出“子器件”，在“子器件”里面提供了三种规格的烧杯。分别是100ml、200ml、500ml容量的烧杯。烧杯

19、是化学反应最常见的容器，用鼠标右键点击“烧杯”会弹出相关设置界面。这个界面设置项会依所选器件的不同而有所不同，有些器件可以被倾倒、倒置、添加橡皮塞或玻璃塞，而有些则不可以，下文将不再赘述。点击“添加药品”命令则会弹出添加药品的界面，点击“属性”命令则会弹出容器属性相关设置界面。前文已经详细描述过，在此不再赘述。锥形瓶用鼠标点击“锥形瓶”图标，会弹出“子器件”，在“子器件”里面提供了两种规格的锥形瓶。分别是100ml、250ml容量的锥形瓶。锥形瓶为平底窄口的锥形容器，一般用于滴定实验。这是为了防止滴定液下滴时溅出瓶外，造成实验的误差。并且有利于滴定过程进行振荡时，反应充分而液体不易溅出。圆底烧

20、瓶和平底烧瓶圆底烧瓶可以进行长时间加热，但必须垫石棉网。平底烧瓶一般不用作加热的反应器件，多用于要长时间反应的有机实验中。试管用鼠标点击“试管”图标，会弹出“子器件”，在“子器件”里面提供了三种试管。试管一般用来盛放或加热少量固体、液体或溶液，制取或收集少量气体用。集气瓶、水槽集气瓶一般用于收集气体、装配洗气瓶等。不能用于加热。水槽用于排水法收集气体、或用来盛大量水的仪器，不可加热硬质玻璃管和U型干燥管硬质玻璃管一般用于高温下用还原性气体还原金属。U型干燥管一般用以洗涤气体，除去气体中的水分或杂质。启普发生器启普发生器是一种可以随时使反应发生或停止的气体发生装置。适用于块状固体与液体在常温下反

21、应制取难溶的气体，如氢气等。用鼠标点击“启普发生器”图标，会弹出“子器件”。启普发生器由三部分组成，分别是：主体、漏斗和阀门。需要分别创建它们。添加完药品以后，需要进行组装。只需拖动漏斗和阀门移动到主体相应部位即可。运行试验以后，用鼠标右键点击“阀门”，在弹出的界面中点击“属性”。拖动划片即可随时使反应发生或停止。细口瓶和广口瓶细口瓶是一种用于存放液体试剂的玻璃容器。广口瓶是用于盛放固体试剂的玻璃容器。它们有透明和棕色两种，棕色瓶是用于盛放需避光保存的试剂。漏斗、长颈漏斗、分液漏斗漏斗是过滤实验中不可缺少的仪器。长颈漏斗是漏斗的一种，主要用于固体和液体在锥形瓶中反应时添加液体药品。在使用时，注

22、意漏斗的底部要在液面以下，这是为了防止生成的气体从长颈漏斗口逸出，起到液封的作用。一般还可以用分液漏斗替代。分液漏斗还可通过调节阀门随时向容器中加液。运行试验以后，用鼠标点击分液漏斗，即可弹出阀门的调节命令。胶头滴管胶头滴管是用于吸取或滴加少量液体试剂的一种仪器。运行试验以后，用鼠标点击胶头滴管，即可“吸取”或“点滴”。酸式滴定管和碱式滴定管滴定管是用来准确放出不确定量液体的容量仪器。是用细长而均匀的玻璃管制成的，管上有刻度，下端是一尖嘴，通过阀门来控制滴定的速度。分为酸式滴定管和碱式滴定管两种。酸碱中和滴定实验在这个实验中，我们创建两个“锥形瓶”，每个瓶中都添加150ml的H2O(液体)，分

23、别在两个锥形瓶中添加0.001mol的石蕊(指示剂)、0.001mol的酚酞(指示剂)，你可以在“添加药品”“溶质”选项卡里找到它们。再从器件箱中创建出一个酸式滴定管，在其中添加0.01mol/L，50ml的盐酸溶液；创建出一个碱式滴定管，在其中添加0.01mol/L，50ml的氢氧化钠溶液。因为指示剂的颜色是根据溶液中H+的浓度变化而变化的，所以我们需要考虑离子方程式。以其中一个锥形瓶为例，打开它的“属性”窗口，为了便于搜索到HCl电离和NaOH电离的方程式，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”选项卡中点击“自动搜索”按钮，弹出“搜索方程式”对话

24、框，选中“考虑离子反应”一项，然后点击“搜索”按钮。只保留HCl电离、NaOH电离和H2O电离的方程式。删除其余两个方程式，注意不要选中“智能处理反应”这个选项。最后点击“确定”即可。现在就可以运行试验了。点击“运行”命令，然后用鼠标点击“滴定管”，即可弹出“滴定”命令。蒸发皿蒸发皿是一种用于蒸发溶液或灼烧固体的器皿。容量瓶、量筒用鼠标点击“容量瓶”或“量筒”图标，会弹出“子器件”。这里面提供了三种规格，分别是：50ml、100ml和250ml。容量瓶是为配制准确的一定物质的量浓度的溶液用的精确仪器，不能用于加热。量筒是用来量取液体的玻璃仪器，不能用于加热。3.2辅助器件铁架台铁架台用于固定和

25、支持各种仪器，一般常用于过滤、加热等实验操作。是实验中使用最广泛的仪器之一。酒精灯、酒精喷灯酒精灯的加热温度为400500，适用于温度不需太高的实验。酒精喷灯的火焰温度可达1000左右，适用于高温实验。温度计温度计用于测量温度。木块木块可用来支撑酒精灯。玻璃棒用鼠标点击“玻璃棒”图标，会弹出“子器件”，这里面提供了两种形状的玻璃棒。玻璃棒可用来加速溶解，促进互溶，引流，蘸取液体等。铂丝铂丝是一种惰性金属，不容易和其他物质发生反应，且熔点高。因此一般用于焰色反应实验。运行试验以后，拖动“铂丝”在溶液中蘸取一下，并且松开鼠标，然后再拖动“铂丝”到酒精灯火焰上即可。燃烧匙、玻璃片燃烧匙由铁丝和铜质小

26、勺铆合而成，用于盛放可燃性固体物质作燃烧试验，特别是物质在气体中的燃烧反应。玻璃片是一种辅助仪器，可用来遮盖容器。只需将玻璃片移动到容器口上即可。向燃烧匙中添加少量的铁，先在酒精灯上加热一会，然后放入烧杯中。烧杯里有事先制取好的氧气，在烧杯底部加入少量的水以防止烧杯炸裂。pH试纸pH试纸可用于测定溶液的pH值。用鼠标点击“pH试纸”图标，会弹出“子器件”，由“检测卡”和“比色卡”组成。也可使用“玻璃棒”蘸取溶液。值得注意的是，在研究溶液的pH值实验时，必须考虑“离子反应”。你可以在“容器属性”“容器的相关设置”里面找到它。天平、滤纸天平是用于称量物体质量的仪器。称量药品时，不可直接将药品放在托

27、盘上，需要在天平的托盘上放上滤纸。有色布条、火柴棒有色布条用于氯气的漂白实验中。火柴棒用于点燃，如氢气的燃烧等试验。碱金属用鼠标点击“碱金属”图标，再在实验区中点击一下，会弹出一个设置界面。这里面提供了Li、Na、K三种碱金属，可添加的质量范围为0到5克之间，包含5克。主要用于碱金属与水的反应实验。图片对象使用“图片对象”，可向实验区中添加图片。点击“图片对象”图标，再在实验区中点击一下即可添加图片。注释对象、按钮对象、曲线对象使用“注释对象”，可向实验区中添加文字。点击“注释对象”图标，再在试验区中点击一下即可添加文字。你可以改变字体、大小、颜色。使用“按钮对象”，可向实验区中添加一个按钮，

28、通过“程序编辑器”可实现一些简单的控制功能。点击“按钮对象”图标，再在实验区中点击一下即可添加按钮。你可以改变按钮的文字、样式和按钮颜色等。点击“编辑按钮程序”即可弹出“程序编辑器”使用“曲线对象”，可向实验区中添加一个曲线图，我们可以将化学反应药品的变化情况动态的在曲线图中表示出来。点击“曲线对象”图标，再在实验区中点击一下即可添加“曲线对象”。用鼠标右键点击“曲线对象”，会弹出“曲线对象”的属性设置界面。我们将在高级应用技巧里面详细的介绍这些“对象”工具的使用方法。4.高级应用技巧4.1变量“仿真化学实验室”模块支持变量的应用。软件中的变量有两种，分别是系统变量和自定义变量。系统变量是指软

29、件自带的时间变量“t”，自定义变量可以用来表示药品的质量，摩尔量等。打开菜单栏“程序”下面的“变量编辑器”命令。可看到系统变量“t”，你所自定义的变量都会在这个“变量编辑器”里显示出来，你可以修改或者删除它们。下面以“氢气还原氧化铜”为例说明“变量”的使用方法。用鼠标右键点击“硬质玻璃管”，在弹出的界面中点击“属性”命令。我们给“CuO”定义变量，选中“CuO”，用鼠标点击“定义变量”命令。在这里可以定义CuO的“物质的量”或者“质量”为一个变量，我们给CuO的质量定义一个变量“x”。我们再给“Cu”定义一个变量，然而现在容器中并没有“Cu”，为了便于我们定义变量，首先为容器添加“Cu”固体，

30、质量为“0g”再给“Cu”的质量定义一个变量“y”。变量定义完成以后，可以打开“变量编辑器”查看已经定义的变量。下面我们通过“注释对象”功能，将这个变量的数值在实验区中显示出来。点击“注释对象”图标，再在实验区中点击一下鼠标，在弹出的界面中输入如下文字。可以使用“大括号”将定义的变量的值在实验区中表示出来。用鼠标点击“曲线对象”图标，再在实验区中点击一下，创建“曲线对象”，用鼠标右键点击“曲线对象”，在弹出的界面中点击“属性”命令。然后如下图所示设置曲线对象的属性。将定义的变量关联到“曲线对象”上，并且设置恰当的坐标比例。设置完成后，点击“确定”即可。再次运行试验。随着反应的进行，黑色的氧化铜逐渐的被还原成铜，铜的质量在不断的增加。通过这些对象工具的使用，你可以定量的对化学反应进行分析。4.2程序编辑器“仿真化学实验室”模块内置了一个程序编辑器，通过这个程序编辑器可实现一些复杂的逻辑功能。点击菜单栏“程序”下面的“程序编辑器”命令。在这里就可以编写程序了。下面以“测定溶液的pH值”实验为例，说明程序编辑器的使用方法。打开之