瑞帝電通國際有限公司 - READY INTERNATIONAL INC.
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型號: 化學實驗-酸與鹼003
名稱: 酸鹼實驗-緩衝溶液』
規格:
﹝實驗主題﹞
當酸性溶液與鹼性溶液混合時,pH酸鹼值會如何改變?
﹝實驗器材﹞
1. CMA公司的『資料處理器』(Data-logger),可以選擇型號:001 Vincilab筆記型資料處理器或型號:006p CoachLabII+桌上型資料處理器
2.型號:031 『pH酸鹼度感測器』(pH sensor)
3.型號:061『步進馬達滴定管輸出組件』(Step-motor Burette) ,又稱作『滴定儀』(Titrator)
4.型號:BT63i『光電閘/滑輪感測器』(Photogate with Pulley)
5.型號:0662 Drop『下數計數器配件』(Drop counter Attachment)
4.數個100mL的『燒杯』(beakers)
5.『電磁攪拌器』(Magnetic stirrer)和『攪拌棒』(stirring bar)
6. 0.1mol/dm3(M)的強鹼『氫氧化鈉』(NaOH)
7. 0.1mol/dm3(M)的強酸『鹽酸』(HCL)
8. 0.1mol/dm3(M)的弱酸『乙酸』(HC2H3O2,也稱為HAc)
9.『蒸餾水』(distilled water)
﹝實驗步驟﹞
1.將 型號:031 『pH酸鹼度感測器』和 型號:BT63i『光電閘/滑輪感測器』(Photogate with Pulley)與 型號:0662 Drop『下數計數器配件』分別連接到『資料處理器』(Data-logger)的輸入端input1和input2上。
2.在電腦中『Coach實驗軟體』中點選打開『Coach Activity』選單中的『Neutralization of strong and weak acids』(強酸與弱酸的中和)實驗軟體程式檔案。
3.準備實驗
-用適合的溶劑沖洗實驗器材。
-將型號:061『滴定儀』(Titrator)與型號:BT63i『光電閘/滑輪感測器』(Photogate with Pulley)一起安裝固定在燒杯上方。
-將0.1mol/dm3的NaOH溶液加入滴定管,並將滴定管固定在下數計數器開口上方。
-將0.1mol/dm3的HCI放入燒杯裡。
-將燒杯放在磁力攪拌器上並放入攪拌棒。如果沒有磁力攪拌器,可以用攪拌棒攪拌。
-固定住 型號:031 『pH酸鹼度感測器』並將其電極放入燒杯中,且使其不會妨礙到攪拌棒。
溶液在滴定過程中必須充分攪拌。在滴定過程中,型號:031 『pH酸鹼度感測器』的『鹽橋』(salt bridge)必須浸沒在溶液中。
4.開始測量。首先,開始攪拌,然後小心打開滴定管的旋塞,以提供約1(滴/秒)的滴定速率。進行測量時,確保隨時記錄滴定的體積。
5.重複實驗。再次使用0.1mol/dm3的NaOH溶液作為滴定劑來滴定0.1mol/dm3的乙酸溶液。記得在重複實驗之前要用蒸餾水清洗燒杯和pH電極。
6.討論NaOH(強鹼)滴定HCI(強酸)的結果
-記下HCI溶液的起始pH值。
-加入5.0 mL的氫氧化鈉溶液後,觀察pH值的變化。
-pH曲線急劇上升時,即酸性溶液開始被中和。說明何謂中和酸性溶液。
-解釋pH曲線為何急劇上升。
-繪製圖表以預測滴定過程中H3O+/H+的濃度變化(忽略滴定過程中的體積變化)。並在同一圖表上描繪OH-的濃度變化。
-為什麼pH下降的上升突然減弱?
-繪製圖表以預測在該滴定過程中H3O+離子濃度的變化(忽略滴定過程中的體積變化)。要檢查您的預測,將H3O+的圖形添加到您的測量結果中。
-從上一點重複說明,但現在更改成OH-離子濃度。
-達到『當量點』(equivalence point)時,足量的鹼被用來與酸反應成鹽。哪些離子為達到當量點時主要存在的?
-設計一個方法將固體鹽和水製備成相同中和溶液。
-鹽溶解在水中的離子是否影響pH值?請解釋為什麼會或為什麼不會。
-滴定到當量點時,混合物有固定的pH值。這意味溶液中存在著H3O+/ H+離子和OH-離子。請以『化學平衡』(chemical equilibrium)來解釋這些離子的存在。
-透過『滴定法』(titration)來測量達到當量點時的酸濃度是否會出現嚴重的誤差?解釋你的答案。
7.討論NaOH(強鹼)滴定HAc(弱酸)的結果
-記下乙酸溶液的起始pH值。
-經過計算,如果沒有『平衡』(equilibrium)反應再次發生,則一滴體積約為0.05mL的0.1mol/dm3NaOH溶液就足以中和10.0mL乙酸溶液中所有的H3O+/H+。
-寫下維持H3O+/H+濃度的平衡方程式和它的平衡條件,並找到Ka值。
-計算乙酸在『起始點』(starting point)『解離』(dissociated)的分子數。
-在整個滴定過程中,添加的NaOH溶液對pH值的影響應該比實際測量的要大得多。說明這和『醋酸根離子』(acetate ion)的濃度有甚麼關聯性。
-加入6.00 mL後計算醋酸根離子的濃度。
-計算達到pH = pKa所需NaOH溶液的量。
-加入足量的NaOH溶液來中和酸,並達到當量點。將會再次生成出鹽類溶液。請描述主要存在於鹽類溶液中的離子。
-有些離子會影響當量點的pH值,驅使pH>7.0。寫出在當量點時使pH> 7.0的平衡反應。
-『水溶液』(aqueous solution)中總是存在第二個酸鹼平衡。解釋為什麼可以忽略不計。
-描述滴定圖中,中和強酸和弱酸的差異。請透過化學平衡來解釋他們的差異。
8.在第二次滴定中,HAc的圖形幾乎線性的降低。請解釋為什麼。
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