基于手持技術(shù)的二元弱酸鹽離子平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

龔迪 黃香 王真真 畢建洪 合肥師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 230601

“二元弱酸鹽溶液離子平衡”是高中選修四的內(nèi)容，涉及水解和電離平衡，是本章的重點(diǎn)內(nèi)容。“二元弱酸鹽溶液離子平衡”知識(shí)點(diǎn)是抽象性知識(shí)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生思維要求較高，僅利用傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)的話，學(xué)生理解起來(lái)有一定的困難，為幫助學(xué)生更好的掌握該部分內(nèi)容，本文利用手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)選取兩個(gè)實(shí)驗(yàn)案例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例設(shè)計(jì)，以期對(duì)教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供一定幫助。

一、實(shí)驗(yàn)用品及原理

鄰苯二甲酸氫鉀（potassium acid phthalate）固體，濃鹽酸，去離子水, 0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L氫氧化鈉和鹽酸溶液，數(shù)據(jù)采集器（LabQuest mini data interface system），pH傳感器（pH sensor），計(jì)算機(jī)及配套軟件，磁力攪拌器（magnetic stirring apparatus），兩用滴定管。

實(shí)驗(yàn)原理：

實(shí)驗(yàn)裝置圖同圖1。

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1）配制0.05mol/L鄰苯二甲酸氫鉀溶液，連好裝置，打開(kāi)軟件。

2）分別取兩份100mL去離子水、鄰苯二甲酸氫鉀溶液倒入四個(gè)燒杯中。

3）將pH傳感器依次放入兩種溶液中（每次放入前校準(zhǔn)傳感器），向兩用滴定管裝滿0.1mol/L NaOH，開(kāi)始滴定時(shí)，同時(shí)點(diǎn)擊軟件的啟動(dòng)按鈕記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4）步驟同上，鹽酸滴定溶液。

圖2 氫氧化鈉、鹽酸滴定曲線

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

實(shí)驗(yàn)曲線圖如右圖2，數(shù)據(jù)分析：分析滴加堿的一組數(shù)據(jù)可知，兩種等體積的溶液在加入相同量的氫氧化鈉后，pH變化顯著不同，說(shuō)明兩種溶液對(duì)于加入的堿的緩沖效果不同，其中去離子水明顯對(duì)于加入的氫氧化鈉無(wú)緩沖能力，而鄰苯二甲酸氫鉀溶液能有效對(duì)加入的氫氧化鈉溶液產(chǎn)生緩沖作用，這是因?yàn)猷彵蕉姿釟溻浫芤耗軌蚺c堿發(fā)生反應(yīng)。相應(yīng)的，通過(guò)分析滴加酸的一組數(shù)據(jù)我們得知，加酸時(shí)，去離子水溶液的pH呈直線下降，說(shuō)明其對(duì)加入的鹽酸溶液無(wú)緩沖作用，而鄰苯二甲酸氫鉀溶液能有效對(duì)加入的鹽酸溶液產(chǎn)生緩沖作用，而且，通過(guò)實(shí)驗(yàn)圖像以及數(shù)據(jù)分析可知，鄰苯二甲酸氫鉀溶液的緩沖能力位于4.6—8.8。

綜上，在高中化學(xué)知識(shí)中，選修四的知識(shí)主要是講述某個(gè)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)原因、原理是什么，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)具有挑戰(zhàn)性，本文中摒除以前的傳統(tǒng)教學(xué)方式，用時(shí)代前沿技術(shù)手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)教學(xué)方式結(jié)合，有效鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，掌握前沿技術(shù)的操作方法，能夠培養(yǎng)出順應(yīng)時(shí)代需要的人才。