基于pH传感器测定食醋总酸量实验应用研究.docVIP

基于pH传感器测定食醋总酸量的实验研究( 杨承印(( 何颖 （陕西师范大学化学化工学院 陕西西安 71011A M 大学化学系 美国得州77840） [5]。酸碱中和滴定的本质是酸中的氢离子与碱中的氢氧根离子反应生成水，从而使溶液的pH趋于中性。教学实践中我们发现学生不易理解教材中“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，却可以用来指示反应的化学计量点，以及醋酸与氢氧化钠溶液滴定过程选择酚酞作指示剂原因0.1000 mol·L-1 NaOH标准溶液；有色食醋原液（本实验所用样品为：“岐山天缘”牌食醋，质量指标：总酸度≥3.50g/100 mL）；去CO2的蒸馏水；pH=4.00和pH=9.18的缓冲溶液。 图1 实验装置示意图 2 操作步骤 （1）配制浓度为0.1000 mol/L的NaOH溶液，备用。 （2）校准pH复合电极。连接pH传感器与数据采集器。在pH=4.00(邻苯二甲酸氢钾)pH=9.18（四硼酸钠)的缓冲液中pH复合电极完成，进入传感器测量界面，6.70-7.00之间），否则需重新校准。 （4）连接液滴计数器与数据采集器，将前者固定在铁架台上，并调整其相对高度与伸出长度，使液滴能透过小孔滴入下方烧杯中，又便于磁子转动。 （5）向酸式滴定管中加注有色食醋20 mL，将其固定在铁架台上，调整其与液滴计数器的相对位置，使后者能正常工作（每落下一滴食醋，计数器红灯闪烁一次）。 （6）准确量取50.00 mL标定过的NaOH溶液于烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上。 （7）将pH传感器插入NaOH溶液中，开启磁力搅拌器。 （8）开始采集数据。 （9）观察实验界面，待滴定曲线重新趋于平缓后停止实验 刷新数据0 mL 0.1000 mol·L-1的NaOH标准溶液消耗的食醋原液体积由软件读取为8.80 mL，代入算式： ρ(CH3COOH)=c(NaOH)×V(NaOH)×M(CH3COOH)/V(CH3COOH) =0.1000 mol·L-1×0.05 L×60 g·mol-1/0.0088 L =34.09 g/L ≈3.41 g/100mL 待测食醋原液滴定0 mL 0.1000 mol·L-1的NaOH标准溶液实验曲线及其求导曲线见图。 图2待测食醋原液滴定NaOH标准溶液的实验曲线及其求导曲线 通过pH传感器实时监测滴定过程中溶液的pH，并由计算机显示数据和曲线，即可直观地反映出待测食醋原液和0.1000 mol·L-1的NaOH标准溶液中和反应过程中pH随时间的变化情况。通过这条曲线可以帮助学生理解很多难点问题：反应过程中溶液pH逐渐变小，但变化速度先慢后快再慢，最后趋于不变。这是由于最初加入的少量食醋原液电离产生的H+与NaOH电离产生的大量的OH-反应，对溶液pH变化影响不大，随着滴入食醋原液量的增多，溶液pH变化越来越快，直到突跃之后，溶液的pH变化才又逐渐变缓，认识滴定过程的“突变”是客观存在的。 分析数据可以发现，通过滴数传感器计数，可以发现在滴定终点pH变化最显著，pH变化最大的两点对应消耗的食醋原液的最终的滴定体积，可以确定是哪一滴食醋原液使溶液的pH发生突跃，可以帮助学生在定性分析的基础上学习和理解定量分析。 如果对滴定曲线求微分，则得到一阶导数曲线（如图2）。由导数曲线分析可得：（1）滴定过程pH减小，因此导数为负值；（2）在化学计量点之前，pH下降的速度加快，导数的绝对值增大；（3）在化学计量点之后，pH下降的速度减慢，导数的绝对值减小；（4）导数达到的极值点，便是化学计量点，对于突变不太明显的反应，也可以用这种方法确定化学计量点。 4 实验结论 （1）（2）[1]周嘉华，张黎，苏永能.世界化学史.长春：吉林教育出版社，1998：278-281 [2]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书化学·实验化学（选修）.南京：江苏教育出版社，2007：74-78 [3]王磊.普通高中课程标准实验教科书化学·实验化学.济南：山东科学技术出版社，2006：73-77 [4]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学：实验化学(选修6) .第版北京：人民教育出版社，2007：53-54 [5]杨承印,杨 宝,杨 帆.湖南师范大学教育科学学报.2013,(5):17-20 [6]魏锐包明王磊.化学教育，2007（4）：59 [7]王春.中学化学教学参考，2013（4）：52-53 [8]徐志宏.化学教学，2013（9）：49-51 Experimental Study on the Total Amount of Acid in the Vinegar Measured by pH Sens