實驗測定酸堿滴定曲線的數字化改進

凌德軍

摘 要： 實驗測定酸堿滴定曲線采用傳統方法常存在諸多不足，利用數字化改進后的實驗方法能在實際操作中避免諸多不足，提高實驗質量，取得良好的教學效果。

關鍵詞： 酸堿滴定 數字化 改進

1.問題的提出

化學新教材（普通高中課程標準實驗教科書化學，選修4，人教版，2007年2月第3版第50頁）提供了實驗測定酸堿滴定曲線的一種傳統方法。該方法利用酸堿指示劑的變色定性判斷中和滴定的終點，并使用pH計測定pH值，從而最終繪制出相應的滴定曲線。該方法原理雖較簡單，但存在諸多不足：①實際操作復雜，尤其是多次pH測定；②利用酸堿指示劑的變色定性判斷中和滴定的終點，誤差較大；③實驗數據處理速度慢，時效性不強，直觀性也不強。因此，針對上述諸多不足，對原實驗進行改進，引入數字化測量和處理手段，以彌補上述不足，大大提高實驗質量。

2.實驗原理

酸堿滴定曲線是以中和滴定過程中滴加酸（或堿）的量為橫坐標，以溶液pH為縱坐標繪出的一條溶液pH隨酸（或堿）的滴加量而變化的曲線。它描述了酸堿滴定過程中溶液pH的變化情況，其中酸堿滴定附近的pH突變情況，對于酸堿滴定中如何選擇合適的酸堿指示劑具有重要意義。

通過使用pH傳感器測定酸（鹽酸）滴定堿（氫氧化鈉溶液）過程中溶液pH的變化，使用光電傳感器測定滴加酸的體積，借助計算機及相關軟件得到其滴定過程中的pH隨滴加體積的變化曲線，并確定滴定終點，確定突變范圍，理解在傳統方法滴定過程中選擇相應酸堿指示劑的理由。

3.實驗用品

0.1000mol/L的鹽酸、0.1mol/L左右氫氧化鈉溶液、pH標準溶液等；

50.00ml酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺、250毫升燒杯；

磁力攪拌器、pH傳感器、光電門傳感器、數據采集器、計算機和數字實驗室軟件等。

4.實驗步驟

（1）用堿式滴定管量取25.00mL0.1mol/L左右氫氧化鈉溶液放于250毫升的燒杯中；

（2）將50.00mL酸式滴定管中加滿0.1000mol/L鹽酸；

（3）用pH為4.00、7.00、9.00的標準溶液將pH傳感器標定；

（4）打開磁力攪拌器，并將光電門等傳感器都連接好；

（5）運行數字化實驗室程序，打開“酸堿中和滴定”實驗模板將傳感器與軟件進行連接；

（6）打開光電門傳感器選擇液滴計數模式，并清零；

（7）單擊實驗開始按鈕，并將按鈕置開始，開始實驗；

（8）調節滴定管旋鈕，讓酸以不連續的液滴開始滴定，等pH降到7以下時，單擊結束按鈕完成實驗。再重復上述實驗1～2次。

5.數據的處理

6.結論與分析

通過滴定實驗，說明鹽酸（強酸）與氫氧化鈉（強堿）中和滴定的終點在pH=7附近，并且從PH—V的滴定曲線可以看出在pH=7附近有pH的突變，突變的中點即滴定終點，兩側的曲線變化較平緩，突變范圍大約是從9.7至4.3。而甲基橙、酚酞等常見指示劑pH變色范圍部分或全部落在此突變范圍內。因此，采用傳統方法鹽酸（強酸）滴定氫氧化鈉（強堿）選用酚酞作指示劑較好，誤差小；選用甲基橙也可，但誤差稍大。

參考文獻：

[1]孟立凡，藍金輝.傳感器原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2007.

[2]潘娟湘.數字化中和滴定實驗.教學儀器與實驗，2009（1）.

[3]任立新.數字化實驗在新課程化學教學應用中的探索與實踐.學周刊，2011（3）.