手持技术测定中和反应过程中溶液pH的变化

黎碧存 衷明华

(韩山师范学院化学系，广东潮州 521041)

中和滴定是一种重要的滴定分析方法，也是继配制一定物质的量浓度溶液以后的一个重要的定量实验。酸碱中和滴定综合了物质的量浓度的计算、溶液的pH、酸碱指示剂的变色范围和应用、滴定仪器的使用等知识，使化学研究从定性分析转化为定量分析。中和滴定原理并不复杂，但对用指示剂判断滴定终点理解起来比较困难，因此，本实验在滴定过程中使用手持技术来直观地展示出滴定过程中溶液pH变化，并以图像的形式表现出来，由不可见的变为可见的，由抓不住的变为抓住的，达到掌握中和滴定的操作和其原理，充分理解“滴定突跃”的目的。

1、仪器和试剂

1.1 仪器

多功能手持分析仪、pH传感器、磁力搅拌器、100mL烧杯、100mL量筒、酸碱式滴定管(具四氟塞)、铁架台。

1.2 试剂

1.0 mol/L NaOH 溶液、1.0 mol/L 盐酸、酚酞(2g/L乙醇溶液)、蒸馏水。

2、实验步骤

实验一:观察整个滴定过程pH的变化。

在滴定管装1.0 mol/L NaOH溶液，烧杯加入搅拌子并再加10mL 1.0 mol/L HCl、30mL H20和2滴酚酞溶液，向盐酸溶液中匀速加入NaOH溶液(4～6滴/s)，待烧杯中的溶液变成红色以后，再继续滴加少许NaOH溶液，停止数据采集。

实验二:绘制与书一样的滴定曲线。

每次固定加入X mL NaOH溶液，采集对应pH，绘制“V碱－pH”曲线图，进行数学建模，并与理论图比较，其中 X 分别为 3mL、2mL、1mL、0.5mL。

实验三:分析酸碱中和反应溶液中的微观变化。

取10mL 1mol/L HCl溶液于烧杯中，向滴定管加入9mL NaOH溶液，再每次固定加入X mL NaOH溶液，采集相应的pH，推测引起滴定突跃的最少碱用量。其中X 分别为 0.3mL、0.2mL、0.1mL、1 滴。

3、结果与讨论

3.1 由实验一可得以下的曲线:

图 滴定曲线

发现实验所得曲线的横坐标是“s”(时间)，而人教版化学选修四课本上的横坐标是“mL”(体积)，为了得到与课本一致的滴定曲线，进行实验二。

3.2 由实验二可得以下滴定曲线:

图 滴定曲线

发现不管以多大的NaOH溶液的体积加入，所有的滴定都有突跃，但仔细观察图可知，每次加入的体积的量越小，滴定曲线越圆滑，越接近理论值。

那是什么因素引起突跃?滴定突跃与NaOH溶液的加入的量是否有联系?减少滴定突跃附近加入NaOH溶液的量能够解决我们的问题，因此进入实验三。

3.3 由实验三可得以下滴定曲线:

图 滴定曲线

可以发现，当NaOH加入量减少到1个分子时，最后1个OH－的加入会使溶液由酸转化为中性，再加入1个OH－会使溶液从中性变为碱性。

3.4 手持技术可以自动的采集、处理大量数据，直观地展示出滴定过程中溶液pH变化，并以图像的形式表现出来，结果准确、操作简便，可以由不可见的变为可见的，由抓不住的变为抓住的，达到掌握中和滴定的操作和其原理，充分理解“滴定突跃”的目的。