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利用Excel图表智能分析酸碱滴定pH变化 摘 要 文中介绍了利用Excel图表智能分析酸碱滴定过程中溶液的pH变化 关键词 酸碱滴定 滴定曲线 Excel表格 酸碱中和滴定是一种重要的滴定分析法，滴定分析简便、快捷、具有足够的准确度，在生产实践和科学实验中具有很大的实用价值。酸碱中和滴定涉及的原理、药品、操作都相对简单，使其成为中学阶段介绍的重要的实验方法，具有重要的方法教育作用。 酸碱中和滴定实验是中学化学教学的重难点之一，教学过程中酸碱中和滴定理论分析的核心问题有：第一，酸碱中和反应的实质，即H+ + OH—= H2O；第二，酸碱中和滴定的计算依据，即酸和碱起反应的物质的量之比等于化学方程式中的化学计量数之比；第三，准确判断中和反应是否恰好进行完全，即滴定终点的判断。实际教学中第三问题是学生难以理解的，pH的突变是酸碱中和滴定过程的重要特征，pH的突变对于选择合适的酸碱指示剂判断终点具有重要意义。教材中并不要求学生认识突变的存在，因此未展示滴定曲线，仅通过语 言进行描述。但学生很难理解教材[1]中讲述的“用盐酸滴定NaOH溶液时，从表面看，似乎没有变化，但实质上，在滴定过程中，溶液的pH发生了很大的变化”，更难理解为何指示剂的变色点不在pH=7处，却可以用来指示滴定终点。因此教师在教学实践中往往会引申介绍pH突变的存在，而这一内容又会成为学生理解的一个难点。 为了让学生感受到pH突变的真实存在，人教版新课标《高中化学选修6实验化学》设计了“酸碱滴定曲线的测绘”[2]，由学生亲自动手绘制酸碱滴定曲线，进而深入的认识酸碱滴定的原理。此实验用到pH计，在拓展实验时还用到pH传感器及数据采集器等设备，并使用相关专业软件和电脑。对于经济欠发达的地区因实验仪器配备不全而无法做此实验，笔者通过Excel软件设计出能显示酸碱滴定过程中溶液的pH变化，利用Excel图表智能描绘酸碱滴定曲线。 创设酸碱中和滴定情境：以0．10mol／L盐酸作标准溶液，滴定10.00mL 0.10mol／LNaOH待测溶液。利用Excel函数功能计算滴定过程中每加一滴标准酸反应后溶液的pH，并建立表格；再由表格中的数据自动绘制滴定曲线，从而形象展现滴定过程中溶液的pH变化。计算时每滴溶液的体积为0.05mL。 一、 溶液pH的计算 1 计算溶液中的H+浓度(公式中的n为所加盐酸的滴数) ①当HCl的物质的量小于NaOH的物质的量时：此时n200。 ②当HCl与NaOH的物质的量相等时： c(NaOH)×V(NaOH) = c(HCl) ×V(HCl) 0.10mol/L×10.00mL = .010mol/L×0.05nmL 所以 n = 200（即酸碱恰好中和时滴入200滴盐酸） 此时c(H+) = 1×10-7mol/L 。 ③当HCl的物质的量大于NaOH的物质的量时：n 200 。 2 计算溶液的pH pH = －log10{c(H+)} 二、 用Excel表格进行数据处理（文中所用Excel为Microsoft Excel 2003） 1.新建Excel表格，按图1输入相关内容 A3～A402单元格中是1～400这一等差数列，这400个数字表示所加入盐酸溶液的滴数。当加入盐酸200滴时，就到了滴定的终点，为了观察分析pH变化，再多加入200滴盐酸。 NaOH的物质的量是个固定值，用n(NaOH) = 0.10mol/L×10.00mL×10-3L/mL = 1×10-3mol来计算，为了方便,将1×10-3mol用1mmol表示，即千分之一摩尔。所以，在C3～C402单元格中都输入1即可。 2. 计算每加入1滴盐酸时，所加入HCl的物质的量 在B3单元格中输入公式“=A3*0.05*0.1”，将单元格向下填充复制到B402（如图2）。公式说明：A3*0.05是所加入盐酸的体积，0.1是盐酸的物质的量的浓度。此时所计算的结果仍然以千分之一摩尔为单位。 3. 计算每加入1滴盐酸反应后溶液的总体积 在D3单元格中输入公式“=10+A3*0.05”，并将D3单元格向下填充复制到D402单元格（如图3）。此时所计算的体积单位是毫升。 公式说明：“=10+A3*0.05”表示10.00mL的NaOH溶液与加入盐酸的总体积，A3表示盐酸的滴数，0.05表示每滴盐酸的体积。 4. 计算溶液中c(H+) 在E3单元格中输入公式： “=IF(B3C3,(B3-C3)/D3,IF(B3=C3,10^-7,10^-14/((C3-B3)/D3)))” ,将E3单元格向下填充复制到E402单元格（如图4）。 公式说明：因为是一元酸和一元碱中和反应，n(H+)、n(OH—)分别等于n(HCl)、n(NaOH