和孩子一起做酸堿滴定實驗吧!
介紹:該實驗的目的是得到酸-堿中和反應的滴定曲線。與學生的化學課本呈現幾乎相同。滴定曲線是顯示滴定溶液的pH相對于添加的標準溶液(滴定劑)的體積的變化的曲線圖。
酸堿滴定曲線可以用幾種方式構建。一種方法是在每次手動添加等分滴定劑溶液后手動記錄和繪制pH值。另一種方法是在自動添加滴定劑期間連續自動記錄和繪制pH值。最后一種方法是昂貴的自動滴定設備操作。使用PicoLog數據記錄軟件連接到PC的DrDAQ數據記錄器允許自動記錄和繪制pH值。可以通過蠕動泵或注射器型泵來實現滴定劑溶液的連續添加,泵以預定和固定的速率泵送溶液。更便宜的替代方案是使用氣泵(如在家用水族箱中使用的)。
這個實驗的目的是多方面的:
1、以與自動滴定儀提供的方式非常相似的方式構建酸堿滴定曲線。
2、通過使用DrDAQ作為教學工具,了解與酸堿滴定曲線相關的一些原理。
3、使用產生的滴定曲線來確定常見樣品中一些分析物的濃度,如醋中的醋酸和烘焙粉中的碳酸氫鈉。
所需設備:DrDAQ;pH電極;一個燒杯(125毫升);磁力攪拌器-磁棒;空氣泵(JUNACO9903)(可以證明實驗的有效性),更高的精度和可靠性,優選蠕動泵或注射泵;點滴管;1升玻璃瓶帶蓋;0.1mol/LHCl;0.1mol/LNaOH;0.1mol/LNa2CO3;尖酸刻薄;量筒,25毫升;5毫升刻度移液器;25毫升移液器。

實驗設置:系統下圖所示連接。氣泵以固定和已知的流速推動滴定劑溶液:

其中,后添加的滴定劑的體積(V)=流速(mL/sec)X時間(t)(秒)這樣,滴定劑的添加量成為時間的線性函數,可以用DrDAQ和PicoLog記錄的變量。
需要注意以下問題:1.流量保持不變:泵的速度;2.控制龍頭的設置;3.管的高度高于空氣泵的高度(這對于其他類型的泵不重要)確保入口氣流位于玻璃瓶中的溶液液面之上;4.不要讓氣泡進入滴定劑溶液;5.確保點滴管進出玻璃瓶周圍沒有空氣泄漏;6.建議使用環氧樹脂密封瓶蓋上的管道;7.使用高攪拌速率并將玻璃pH電極盡可能遠離滴定液滴落,以最小化玻璃pH電極附近滴定劑的局部濃度。
進行實驗
注意:每次滴定前,請記住用蒸餾水清洗反應燒杯和pH電極。
流量的確定和設定:
1.在管子末端放置一個25毫升量筒。2.打開空氣泵,并在氣瓶中收集一定體積(例如20ml)的滴定劑。測量所需時間(t)。3.計算流量(F):F=V(ml)/t(s)約1-3ml/min(0.0166-0.05ml/sec)的流速是合適的。測量流量后,請勿更改設置。
實驗一:測定未知的HCl濃度(標準化HCl)
1.向1升玻璃瓶中加入未知的HCl溶液(?1mol/l)。2.將5ml1.0mol/LNa2CO3溶液吸取到125ml玻璃燒杯中。3.加入約50ml蒸餾水。4.將玻璃pH電極浸入溶液中并打開磁力攪拌器。5.設置PicoLog以每2秒監測一次樣品的pH值。同時,用DrDAQ開始記錄并開始滴定劑的流動(只需打開氣泵)。注意,初始pH是堿性的(碳酸鈉是堿性鹽)。6.觀察pH值在終點前的整個時間間隔內如何緩慢下降,以及在終點附近非常有限的時間內pH如何突然變化。7.觀察本應用中PicoLog自動縮放功能的優點。請注意,曲線以相等的時間間隔顯示兩個pH值(對于等體積加入)。測量碳酸鈉完全中和所需的時間(t)(第二個終點)。可以用這個表達式M(HCl)=[(M×V)碳酸鹽×2]/[(t×F)]計算HCl溶液的摩爾濃度(M)。
這種設置與商業自動滴定儀的設置幾乎相同,它們具有以下功能的集成系統:提供滴定劑,監測pH值,繪制曲線和檢測終點。
實驗二:測定氫氧化鈉溶液的濃度
1.將5ml未知的氫氧化鈉溶液移至125ml玻璃燒杯中。2.加入約50ml蒸餾水。3.使用與上一部分相同的HCl。4.重復上述實驗一相關操作。注意:起始pH非常高(強堿)。僅觀察到一個大的pH跳躍。找到終點的時間(t)(在這種情況下,對應于pH7的曲線中最陡的點)。(PicoLog光標將幫助您定義終點。)
從M(NaOH)=[M(HCl)×(t)×F]/V(NaOH)表達式計算NaOH溶液的摩爾濃度(M)。
實驗三:商業發酵粉中碳酸氫鈉含量的測定
1.將5g烘焙粉懸浮于100ml蒸餾水中。2.搖勻,并將50ml等分試樣移至125ml玻璃燒杯中。3.使用相同的HCl溶液進行上述滴定。注意:碳酸氫鹽溶液的初始pH比實驗一所述的碳酸鹽溶液的初始pH低得多(7.2)。
碳酸氫鈉的%(w/w)的計算:碳酸氫鈉%(w/w)=[(M(HCl)×t×F×84×2]×100/5
實驗四:醋中乙酸含量的測定
1.在第3部分中用NaOH溶液填充玻璃瓶,用作滴定劑。2.校準流量(F)。3.將10ml商業醋移至125ml玻璃燒杯中。4.用約50ml蒸餾水稀釋。重復上述實驗一相關操作。5.觀察到初始pH在酸性區域。這是因為醋中存在乙酸。
計算乙酸的濃度:乙酸的濃度(w/w)=[(M(NaOH)×F×t×60.05×10]/1000
實驗五:用NaOH滴定乙酸和HCl的比較
1.在125ml燒杯中吸取10ml等分部分的HCl溶液。2.用約50ml蒸餾水稀釋。3.重復第2部分相關操作。4.觀察到初始pH在酸性區域,并且僅發生一個pH跳躍。
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