虚拟的化学实验室──做酸碱滴定实验
软件世界
在前两期我们已经看到了如何在仿真物理实验室中进行模拟物理实验。本期向你介绍另一款软件──ChemLab(模拟化学实验室)。有了它,你也可以在模拟的化学实验室中放心大胆地进行化学模拟实验,不用担心打破瓶瓶罐罐,也不用担心刺鼻的化学异味,还不会被酸碱烧伤。是不是很爽!
首先我们先到http://www.chinaelevator.com/soft/chemlab.htm下载这个软件(当然,各大软件下载网站,如华军软件园等都提供了该软件的下载),软件现在的版本为2.0,是一个ZIP文件,只有1.33MB。下载成功后将这个ZIP文件解压缩,然后在文件夹中找到并双击“setup.exe”,然后安装这个软件,和其他软件的安装方法相同,一路“next”,安装成功后自动在“开始”→“程序”菜单中建立快捷方式“ChemLab”。和《仿真物理实验室》不同的是,这是一个英文软件,不过使用并不复杂。下面以酸碱滴定实验(Acid-Base Titration)为例介绍它的具体实验方法。
1.单击“开始”→“程序”→“ChemLab”,运行该程序。在弹出的试用版本窗口中,点击“I Agree”后,弹出实验模式选择窗口(图1)。

2.在弹出的实验模式窗口中选择“Acid-Base Titration”(酸碱滴定)。
3.程序的窗口是标准的Windows窗口,在菜单栏的下面是常用工具,再往下被分成两部分,左边是关于该实验的简介、参考步骤等,右侧为实验区。
常用工具左边的几项是我们在Windows中常见的,不再多说了。右边几项是虚拟化学实验室提供的仪器和工具(图2),接下来我们就来看看如何使用这些仪器。

4.单击Beaker(烧杯)按钮,这时在实验区中就会出现一只烧杯,当然你也可以根据需要选择Test Tube(试管)、Floerence Flask(烧瓶)等容器。
5.在烧杯上击右键,执行右键菜单中的“Chemicals……”(化学药品)向烧杯中添加化学药品(图3)。在弹出的窗口中,通过药品的下拉菜单选择HCl(盐酸),Volume(容量)为20ml(图4)。点“OK”退出,这时我们会发现,烧杯中已经装入了部分溶液。这一步也可以在选择烧杯的前提下,点击常用工具中的Add Chemicals(添加化学药品)来实现。很多功能利用常用工具和右键菜单都可以实现,下面就不再重复了。


6.在烧杯上击右键,分别执行右键菜单中的“Thermometer”(温度计)、“Scales”(天平)、“pH Meter”(pH计),于是在烧杯上显示出温度、质量和pH值。
7.点击常用工具中的Buret(滴定管),这时在实验区会同时出现滴定管和“Titration”窗口,你暂时不用管“Titration”窗口,在滴定管上击右键,执行“Chemicals…”,在弹出的窗口中选择20ml的NaOH溶液。然后通过调节使滴定管在烧杯的正上方,接下来再调节“Titration”窗口,将“Stopcock”中的滚动条向右拖动,这时我们会发现滴定管中的液面逐渐降低,而烧杯中物质的质量和pH值都在逐渐增加(图5)。这样我们就可以看出不同比例的酸碱溶液混合时pH值的变化。当全部NaOH溶液滴完后,烧杯中溶液的pH值也就变成了7.0。

实验到此还未结束。我们知道HCl和NaOH中和后会生成H2O和NaCl,也就是说烧杯中的液体是NaCl的水溶液,是不是这样的呢?我们继续实验。
8.撤去滴定管(即在滴定管上打右键,执行“Delete”),点击常用工具中的Bunsen Burner(酒精喷灯),并将它移到烧杯的下面(图6),这时你看到了什么呢?别太心急,静下心来,过一会就会发现温度计指示的温度升高了。随着温度的进一步升高,在溶液内出现了大量的气泡。温度到达100℃后,就不再升高了,但质量逐渐减少,经过一段时间,奇迹出现了,烧杯的底部出现了一层固体,这是因为水蒸发以后出现的NaCl晶体,这时候物体的质量不再减少,而温度又开始上升了。是不是很有趣?

通过这一个简单的例子,你对虚拟化学实验室就已经有了大致的了解。本软件的试用版,还可模拟分馏结晶化实验室、普通实验室、氧化还原反应中的反应动力学和特殊热学实验室。由于篇幅所限,不能对它的功能一一加以介绍。你可自己慢慢去试验,相信它会为化学教学及化学学习带来很大的帮助。