试谈手持技术在中学化学教学中的应用 ――以气体“温室效应”的探究实验为例
李金花1 谢素梨2 黄菲菲1
钱扬义1*
（1华南师范大学 化学教学与资源研究所，广州，510006 ； 2广州市第八十中学） 摘 要 本文通过利用手持技术设计具体的实验，测定了在太阳光下不同气体温度随 时间的变化、在红外灯照射下不同浓度 CO之间以及CO和CH4温度随时间的变化，验 证了气体种类和浓度是影响“温室效应”的重要因素的结果。最后以本实验为例并 结合手持技术仪器的特点探讨了手持技术在中学化学教学中的应用。
关键词手持技术温室效应温室气体化学教学
1刖言
地球的大气层起着温室玻璃的作用，允许波长较短的太阳辐射穿过，抵达地球 表面，却能够吸收波长较长的地球的红外辐射热，使地球保持着一种温暖的状态， 这种现象被形象地称为“温室效应”。大气中具有“温室效应”的气体称为温室气 体，主要包括水蒸气、CO2、03、
CH4、CO、NOx 以及 CFC （Chloro-fluoron-carbon 的简称，属氟氯烃类化合物）等
［1-2］
。因
此，“温室效应”的增强所导致的全球气温 的增幅就应该跟温室气体的性质以及含量有关，借助手持技术仪器便携、实时、准 确、直观、综合性强等优点，可以设计学生实验进行验证。
“温室效应”是全球关注的环境问题之一，而与“温室效应”有关的知识成为 我国近年
来中考、高考、模拟考化学的考查热点。笔者在高三年级解答学生问题时， 发现学生对“温室效应”产生的本质以及“温室效应”对环境的影响等问题理解存 在困难。由此访问了几位中学教师，他们普遍反映：学生平时自主的积累与“温室 效应”有关的知识是不足的，而教师在课堂上也没有深入展开“温室效应”相关知 识的教学，更重要的是他们也没有想到以何种方式开展此专题的教学活动。为了解 决学生和化学教师的困难，笔者以“温室效应”为主要关键词查阅了相关的文献资 料和书籍，欣然的发现，通过引导学生设计“温室效应”影响因素的探究实验来解 决以上的教学难点。
2 “温室效应”影响因素的实验
2.1仪器与药品
手持技术实验仪器：温度传感器（-25C~110C） 4根 数据采集器（NOVA5000） 普通实验仪器：带胶塞的导管2根10mL和100mL量筒各一个 水槽1个 铁架台 普通试管 具支试管1支
*钱扬义，电子邮箱： qianyy@scnu.edu.cn
1
300mL的医用盐水玻璃瓶8个 红外灯（500W）1盏 药品： 双氧水（ 30%） 二氧化锰 盐酸
大理石 固体醋酸钠 碱石灰 凡士林
2.2 实验设计与操作 2.2.1 校正实验
在实验室内，把 4个温度传感器同时放入装有自来水的同一水槽， 启动 NOVA5000 测试它们的灵敏度和温度偏差值是否一致。
222太阳光照射下CO、空气、Q温度“温室效应”强度的比较
取3个300mL的玻璃瓶分别收集满CO、空气和Q。分别将温度传感器通过塞子 中间的小孔插入玻璃瓶中并使它们处于同一高度，组装好仪器后（露置于空气中的 温度传感器用于测量环境温度变化情况） ，把装置置于太阳底下，设 置并启动 N0VA500,开始采集数据。观察实验情况，实验后根据各种气体的最高温度及平均 温度来分析实验结果。此实验标记为实验 1。
2.2.3红外灯照射下不同浓度CO2的空气“温室效应”强度的比较
取4个300mL的玻璃瓶，通过排水法收集不同体积的 CO,依次得到分别含10% 20%
30% 40%CO勺空气混合物。
将装满含有不同浓度CO的空气的4个瓶子摆放好，并使它们离红外灯中心的距 离一致以保持各个瓶子接受同等强度的红外光照射。分别将温度传感器穿过塞子中 间的小孔插入瓶中。组装好仪器后，设置并启动
NOVA500,打开红外灯照射，开始
采集数据。观察实验情况，实验后根据不同浓度气体的最高温度和平均温度来分析 实验结果和它们的变化规律。此实验标记为实验 2。
2.2.4红外灯照射下CH和CO “温室效应”强度的比较
取2个300mL的玻璃瓶分别收集满CO和CH。如实验2所操作，比较CH和CO “温室效应”的强弱。此实验标记为实验 3。
2.3 实验结果与分析 2.3.1 校正实验结果与分析
实验所用到的 4 根温度传感器灵敏度和温度偏差值一致，可以不需要校准数据 而直接作图分析。
2.3.2 实验 1 结果与分析
2
图1太阳光照射下CO、空气、Q温度随时间的变化曲线 表1实验1的数据记录
温度 最高温度/C 平均温度/r 温度上升情况 Q 空气 CQ 环境 38.72 39.18 39.67 38.33 38.71 39.09 较少 较多 最多 34.03 33.21 变化少 由图1以及表1可以看出，环境的温度比较稳定利于实验的进行，三类气体的 最高温度以及平均温度的顺序都是 CQ＞空气＞Q （因为在太阳底下升温比较慢，平均 温度取实验后阶段
600到1200秒期间较高温度区的平均温度分析）。据了解，红外 吸收只适应具有红外活性的化
合物，即含有共价键、并在振动过程中伴随有瞬时偶 极矩变化的化合物。完全对称分子，没有偶极矩变化，辐射不能引起共振，无红外 活性，非对称分子有偶极矩，有红外活性［5-6］。由此可见，CQ是影响大气 “温室效 应”的主要气体之一，而空气是多种气体的混合物，含有大部分无红外活性的气体
（N和Q）和含有少部分红外活性气体（CQ等），所以整体“温室效应”强度比 Q 强但温度相差较近。实验结果与文献［3］结果相吻合。
2.3.3实验2结果与分析
表2实验2的数据记录
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