课题15 酸碱中和滴定测定酸溶液的浓度
课题概述：
酸碱中和滴定是常用的测定未知酸碱浓度的一类方法。常规的酸碱中和滴定是利用指示剂的变色来判断中和滴定的终点(即等当点)，这要求操作者对于指示剂颜色变化十分敏感。本实验通过pH传感器，监测盐酸与氢氧化钠溶液中和反应过程中pH值变化，从而使得滴定终点的判断更加简单、清晰。
pH传感器通过测量pH电极和参比电极、被测溶液所组成的电池的电动势，间接测量pH电极的电位，从而得到溶液中的氢离子浓度。
教学目标：
1．研究酸碱中和反应过程中pH值变化情况，理解中和反应的实质。
2．学会寻找中和反应的等当点，并计算未知酸溶液的浓度。
器材准备：
实验药品：氢氧化钠固体、未知浓度盐酸溶液(浓度为0.1mol/L左右)、pH标准缓冲溶液(pH= 6.865、pH=9.180)。
实验仪器：TI—83 Plus图形计算器及CBL系统、pH传感器、电磁搅拌器、100mL 锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴定管、小烧杯、250mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、蒸馏水洗瓶。
实验装置：如下图所示。
实验步骤：
一．实验准备
1．配制标准缓冲溶液。
将购得的pH标准缓冲物质一小包溶于水，转移至250mL容量瓶中，加水稀释至刻度线，即为pH标准缓冲溶液。(对应的pH值及注意事项请参见标准物质包装袋)。
2．配制0.1000mol/L标准氢氧化钠溶液。
用电子天平称取4.000g氢氧化钠固体，溶于适量水中，静置冷却至室温后转移至1000mL容量瓶中，加水稀释至刻度线。
3．将滴定管清洗干净，分别用标准氢氧化钠溶液和盐酸溶液润洗后，加入标准氢
氧化钠溶液和待测盐酸溶液至零刻度线。
二．设置传感器
1．将TI—83 Plus图形计算器、CBL系统按图示连接。
2．将pH传感器与CBL系统CH1通道相连。
3．打开TI—83 Plus图形计算器、CBL系统，按APPS，选择“CHEMBIO”程序，按ENTER。(见图1、2)
图1 图2 4．在“MAIN MENU”菜单中选择“1：SET UP PROBES”；输入传感器数量“1”，按ENTER。(见图3)
5．在“SELECT PROBE”菜单中选择“2：pH”。(见图4)
图3 图4 6．输入通道序号“1”；在“CALIBRATION”菜单中选择“2：PERFORM NEW”。预热30秒后，按ENTER。(见图5、6)
图5 图6 7．将装有pH值为6.865的标准缓冲溶液的烧杯放在电磁搅拌器上，并将电磁搅拌器的加热温度调至25℃。将干净的pH电极浸入烧杯中，当CBL系统显示屏示数稳定后，按CBL TRIGGER键，并在图形计算器上输入pH值“6.865”。(见图7、8)
图7 图8 8．取出pH电极，用水冲洗干净，用滤纸小心吸干电极外表。
9．将装有pH值为9.180的标准缓冲溶液的烧杯放在电磁搅拌器上，并将电磁搅拌器的加热温度调至25℃。将干净的pH电极浸入烧杯中，当CBL系统显示屏示数稳定后，按TRIGGER键，并在图形计算器上输入pH值“9.180”。(见图9、10)
图9 图10 10．在“CALIBRATION DONE”屏幕中显示了校正曲线的斜率INTERCEPT(K0，B)与截距SLOPE(K1，A)。记录这些数据。以后测定时，如果仍使用同一pH传感器并且环境情况相类似时，可以不用标准溶液校正，而在“CALIBRATION”菜单中选择“3：MANUAL ENTRY”，手工输入校正曲线的斜率INTERCEPT与截距SLOPE，即可实现pH电极的校正。(见图11)
图11
三．pH值数据采集
1．用酸式滴定管向100mL锥形瓶中注入10.00mL待测盐酸溶液，将锥形瓶置于电磁搅拌器上并放入搅拌子。
2．将干净的pH电极浸入锥形瓶内溶液中。
3．在“MAIN MENU”菜单中选择“2：COLLECT DATA”。(见图12)
4．在“COLLECT DATA”菜单中选择“3：TRIGGER / PROMPT”，预热30秒后，ENTER。(见图13)
图12 图13 5．当CBL系统显示屏示数稳定后，按TRIGGER键，并在图形计算器上输入加入氢氧化钠溶液的总体积“0”。(见图14、15)
图14 图15 6．在“DA TA COLLECTION”菜单中选择“1：MORE DATA”。(见图16)
图16
7．用碱式滴定管向锥形瓶中注入1.00mL 0.1000mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀。当CBL系统显示屏示数稳定后，按TRIGGER键，并在图形计算器上输入加入氢氧化钠的总体积“1.00”mL。(见图17、18)
图17 图18 8．重复6、7的操作步骤。每次按TRIGGER键后在图形计算器上输入加入氢氧化钠的总体积，直至加入氢氧化钠溶液的总体积达到9.00mL。(见图19)
图19
9．在“DA TA COLLECTION”菜单中选择“1：MORE DATA”。(见图20)
10．用碱式滴定管向锥形瓶中注入0.50mL 0.1000mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀。当CBL系统显示屏示数稳定后，按TRIGGER键，并在图形计算器上输入加入氢氧化钠的总体积“9.50”mL。(见图21)
图20 图21 11．在“DA TA COLLECTION”菜单中选择“1：MORE DATA”。
12．用碱式滴定管向锥形瓶中注入0.10mL 0.1000mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀。当CBL系统显示屏示数稳定后，按TRIGGER键，并在图形计算器上输入加入氢氧化钠的总体积“9.60”mL。
13．重复11、12的操作步骤。每次按TRIGGER键后在图形计算器上输入加入氢氧化钠的总体积，直至加入硫酸溶液的总体积达到10.50mL。(见图22、23)
图22 图23 14．在“DA TA COLLECTION”菜单中选择“1：MORE DATA”。
15．用碱式滴定管向锥形瓶中注入0.50mL 0.1000mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀。当CBL系统显示屏示数稳定后，TRIGGER键，并在图形计算器上输入加入氢氧化钠的总体积“11.00”mL。
16．重复6、7的操作步骤。TRIGGER键后在图形计算器上输入加入氢氧化钠的总体积，直至加入氢氧化钠溶液的总体积达到15.00mL。
17．在“DA TA COLLECTION”菜单中选择“2：STOP”，即完成了数据的采集。(见
