瑞帝電通國際有限公司 - READY INTERNATIONAL INC.
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『4G/3G/2G電信通訊網路協定分析儀與EPC/IMS核心網路監控設備』( 4G/3G/2G Protocol Analyzer& EPC/IMS/ VoLTE Monitoring System)
『藍牙、工控網路、USB、 Wi-Fi 、PCIE、 NFC 、SD 、SDIO、 eMMC通訊協定分析儀』( Bluetooth、USB、 Wi-Fi 、PCIE、 SDIO、eMMC Protocol Analyzer )
『CMA 科學教育數位化儀器設備』-『 』( CMA Science Education )
『通訊測試儀器』(RF Test & Measurements-VNA Vetctor Network Analyzer, Spectrum Analyzer, Cable & Antenna Analyzer etc.))
『工業4.0智慧工廠自動化研究與教學相關設備』( Industry 4.0 Smart Factory Research &Training Equipment )
『創客研究開發套件』(Maker Development and Starter Kit)
『Android安卓智慧型手機應用開發與教學平台』(Android Application Development Platform)
『IOT物聯網』技術開發應用教學設備(Internet of Things Development and Training )
『綠色能源/冷凍空調/智慧電網』-(Green Energy-Solar/Fuel Cell/LED, Air Conditioner & Refrigerator/ Smart Grid)
『Robot智慧型機器人』及自動化發展系統( Intelligent Robot and Automation Development Equipment)
『通訊工程』研究開發及教學實驗設備(Communication Engineering Training System)
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『電機工程與機電工程實驗室發展設備』(Electric Engineering Lab Training System)
『電子工程/半導體/數位電路/邏輯電路/單晶片嵌入式開發』實驗室發展教學設備(Electronics Engineering Training System)
『機電整合』技術訓練實習平台(Mechatronics Engineering training system)
『機器人智慧型伺服控制模組』山姆系列(Robot Smart Actuator Modules)
『定位追蹤系統』應用設備(Location Tracking Application System)
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『WSN 無線感測器網路』教學與開發設備(Wireless Senor Network Training and Development kits))
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『單晶片微控制器/測試儀器應用特色型教學實驗平台』( Microprocessor/ T&M Application Training Platform)
『單晶片微控制器專題應用開發套件』(Microprocessor Application Development Kits)
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型號: 化學實驗-化學動力學006
名稱: 化學動力學006-氧化還原反應之鋼絲絨中的鐵含量
規格:
﹝實驗主題﹞
鋼絲絨的鐵含量是多少?
[實驗探討]
在此實驗中,您將確定鋼絲絨的鐵含量。 您將透過滴定來進行實驗。將已知濃度的氧化溶液以恆定速度緩慢加入到未知溶液中。在這個實驗中,未知的溶液是一定量的鋼絲絨溶液,在實驗過程中,您將使用氧化還原電位(ORP)感測器持續測量氧化還原電位。
使用步進馬達滴定管,您可以以恆定速度和特定的體積,非常準確地進行。 這將產生一個圖表,您可以繪製氧化還原電位與添加量。這產生了一個滴定曲線,從中可以確定鋼絲絨中鐵的量。
[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:061『步進馬達滴定管輸出組件』(Step motor burette)
3. 型號:ML72m『ORP氧化感測器』(ORP-sensor)
4. (自備)錐形瓶(100 mL)
5. (自備)燒杯(50 of 100 mL)
6. (自備)容量瓶(100 mL)
7. (自備)體積移液管(10.00 mL)
8. (自備)手動移液器的推進器燈泡;
9. (自備)腳架和酒精燈
10. (自備)磁力攪拌器或攪拌棒;
11. (自備)支架和夾具
12. (自備)蒸餾水;
13. (自備)0.200M高錳酸鉀溶液;
14. (自備)2M硫酸溶液;
15. (自備)鋼絲絨。
[實驗安全]
穿著實驗袍和戴護目鏡。
[實驗步驟]
1. 首先進行體積校準,有一個實驗為“步進馬達滴定管的體積校準”。 記下步進馬達需要添加1 mL的步數,你將需要這個數值。
2. 在Coach軟體中打開『Coach Activity』的『Iron content in steel wool』(鋼絲絨中的鐵含量)。
3. 將ORP氧化感測器連接到接口的輸入1。 連接步進馬達滴定管, 插頭的順序通常顯示在步進馬達上。
4. 準備鋼絲絨溶液:
a. 在錐形瓶中加入約0.50克鋼絲絨
b. 加入50mL 2M硫酸。 這是酸過量
c. 加熱混合物以溶解鋼絲絨,確保不是所有的液體都蒸發
d. 在加熱混合物時可以觀察到什麼? 請密切注意!
e. 記下發生反應的反應方程式。
f. 所有鋼絲絨都溶解後,描述其混合物。
g. 將混合物轉移到100mL的容量瓶中。 使用蒸餾水將燒瓶裝滿100mL。
h. 使混合物均質化。
5. 準備滴定:
沖洗所有的玻璃器皿。首先使用蒸餾水,並準備玻璃器皿中使用的溶液(注射器:高錳酸鉀溶液,燒杯/移液管:鋼絲絨溶液)
a. 向注射器中注入20 mL 0.200 M高錳酸鉀溶液
b. 使用移液管將10.00 mL鋼絲絨溶液準確添加到燒杯中。
c. 將燒杯放在磁力攪拌器上並加入攪拌棒。
d. 將注射器連接到管上,並使用夾具將管的另一端放在燒杯上。
e. 使用夾具將ORP氧氣感測器放入液體中。確保ORP氧氣感測器已充分浸沒,且攪拌棒仍然可以旋轉。
6. 檢查或更改[steps / mL]的值
7. 開啟磁力攪拌器,開始測量 ,步進馬達滴定管將啟動。
8. 滴定過程中可以觀察到什麼?
9. 記下滴定過程中發生的反應方程式
10. 為什麼要使用過量的硫酸來溶解鋼絲絨?
11. 如何確定滴定的等效點? 寫出兩種方法。
12. 再次進行滴定
13. 實驗結束後,用水沖洗燒杯和磁力攪拌器
14. 準確測量達到等值點所需高錳酸鉀溶液的含量。
15. 計算添加的高錳酸鉀離子的摩莫爾數。
16. 計算鋼絲絨中的鐵含量(質量百分比)
17. 你預測質量百分比為多少? 這是否符合實驗值? 解釋預測值與實驗值之間的差異。
﹝實驗原理﹞
1.氧化還原反應(Redox reactions)
氧化還原反應是在還原劑和氧化劑之間進行反應。 在氧化還原反應期間,電子從一個粒子轉移到另一個粒子。
還原劑提供電子(e-),氧化劑獲得(“接受”)電子(e-),
許多反應實際上是氧化還原反應。 燃燒(燃料與氧的反應)是氧化還原反應。 慢燃燒,如鐵鏽,也是氧化還原反應。 儲存或生產電能的電池和燃料電池也是基於氧化還原反應。
2.ORP感測器(ORP-sensor)
理論上,本實驗中使用的反應不適用於該感測器,因為氧化劑MnO4-有相對強的酸性,超出感測器本身的實驗範圍。
相對於Ag/AgCl電極,該感測器具有-450至+1100mV的範圍。 該電極由氯化鉀溶液中的銀電極組成,具有+0.22V(維基百科)標準電極電位(參考標準氫電極(SHE))。 這導致該感測器在大多數來源中發現與標準電極電位的系統偏差。
這也意味著可以用該電極測量的最大標準電極電位(參考SHE)僅為+1.33V。該值是感測器(+1100 mV)範圍內最大值的結果 參考使用Ag / AgCl的參比電極(+ 0.22V)。
MnO4-在酸性條件下是強氧化劑,並在此範圍之外。 標準電極電位(參考SHE)為+1.51(維基百科)。 這對於識別等價點沒有任何結果,但曲線的最後部分顯示不正確。 該值被切斷,導致水平線。
3.步進馬達滴定管(Step motor burette)
步進電機滴定管(滴定儀)是一種致動器,可以自動和相對準確地將液體添加到溶液中。 這樣可以以恆定的速度加入一定體積的液體,從而創建一個圖表,您可以在其中繪製pH與體積相加。 這也可以通過使用滴定計數器和光柵來實現,但步進馬達滴定管更方便。
有關步進馬達滴定管的功能,連接界面的更多訊息或有關的實驗提示,請參見手冊。
4.滴定(Titration)
滴定是一種分析方法,使用已知濃度的標準溶液來確定另一種溶液的濃度。
在滴定過程中,透過滴定管將標準溶液(也稱為滴定劑)緩慢加入未知濃度的溶液中。當使用指示劑(例如酚酞)或pH測量檢測時,可以透過顏色變化來觀察反應的終點。在終點處,已經添加了一定量的標準溶液,其僅與滴定的溶液完全反應。
標準溶液的莫爾數可以透過使用的標準溶液的體積乘以其莫爾濃度來計算。
nstandard solution = Vstandard solution * cstandard solution.
使用化學方程式中的係數得知未知濃度溶液的莫爾數。 然後,將滴定溶液的莫爾數除以該溶液的體積,得到滴定溶液的濃度。
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