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冰醋酸稀释过程中的电导率的变化(电导率传感器)

2019-03-14  一天一招

冰醋酸稀释过程中的电导率的变化


一、实验目的

1.掌握电导率传感器的实时检测功能,并借助数据采集器和计算机直接生成数据曲线,便捷、直观地反映稀释冰醋酸时电导率的变化。

2.认识冰醋酸稀释时电导率变化的原因,加深理解加水稀释对于电离平衡的影响。

3.掌握电导率变化曲线可用作研究电离平衡原理,并对其进行相关探讨。

二、实验背景

对于弱电解质电离平衡的影响因素来说,加水稀释是最为常见的一种形式,“越稀越电离”的思想普遍存在,但是电离出的离子浓度是如何变化的呢?是不是越来越小呢?事实上,对于已达电离平衡状态的体系而言,离子浓度确实是在减小,而对于一些纯物质或浓溶液来说,加水稀释时离子浓度的变化并非如此,而是先增大后减小,这对于很多学生来说理解十分困难,是学生理解和老师教学的一个难点所在。

三、实验原理

本实验通过电导率传感器监测冰醋酸加水稀释过程中溶液电导率的变化,需加入足够多的水,可控制较为匀速的加水,无须用滴速传感器精确控制加水量。可以通过分电导率变化曲线,并结合溶液导电能力变化的影响因素,分析出冰醋酸稀释过程中对应离子的浓度变化过程,进而分析出纯物质或浓溶液稀释过程中对应离子的浓度变化过程。从而使得学生获得更为直观的理解,老师教学也有了有利的辅助手段。

刚开始时,电离程度增大的速率大于溶液体积增大的速率,所以溶液中自由移动的离子浓度在增大,溶液导电能力在增强,电导率也在增大。当溶液慢慢达到平衡体系时,继续加水,电离程度增大的速率小于溶液体积增大的速率,所以溶液中自由移动的离子浓度在减小,溶液导电能力在减弱,电导率也在减小。无限稀释时,变化越来越小渐渐趋于平缓。

用电导率传感器测出的稀释过程中电导率变化曲线如下图:

                

四、实验仪器和药品

实验药品:冰醋酸、蒸馏水

实验仪器:采集器、软件系统、电导率传感器、磁力搅拌器、50mL小烧杯、

1000mL大烧杯、50mL量筒、500 mL量筒、蒸馏水洗瓶、铁架台等

实验装置:如下图所示。

                        

五、实验步骤

1.用50mL量筒量取大约30~35mL左右的冰醋酸置于50mL小烧杯中,然后将小烧杯置于1000mL大烧杯中。,

2.向小烧杯中放入小磁子,将大烧杯放在磁力搅拌器上,开始搅拌。

3.再将洁净的电导率传感器插入小烧杯中的冰醋酸中,并连接好数据采集器和电脑。

4.开始采集数据。

5.用500 mL量筒盛满蒸馏水,将水较为匀速的加入小烧杯中,并收集数据。

6.完成实验后,处置稀释后的溶液。用蒸馏水冲洗电导率传感器,清洗仪器。

7.利用软件处理得出电导率变化曲线并加以分析。

六、交流讨论

1. 实验中大烧杯有什么作用?

2.电导率变化曲线有什么特点?能根据曲线分析出冰醋酸稀释时何时达到电离平衡状态吗?依据是什么?

3.能否用pH传感器来检测稀释时溶液pH的变化来对稀释原理进行探究?pH值会发生怎样变化?

4. 你有更好的改进方法吗?

七、利用手持技术进行冰醋酸稀释原理实验探究的优势

通过电导率传感器实时检测冰醋酸稀释过程中溶液的电导率变化,并由计算机显示数据和曲线,即可直观地反映出并醋酸稀释过程中溶液导电能力的变化情况。使学生能够更加直观地认识这一过程溶液导电能力的变化趋势,并进一步理解掌握加水稀释对电离平衡状态的影响,以及溶液中离子浓度大小变化特点。建议可作为新课程“反应反应原理”和“实验化学”相关内容的替代实验。

另外,数据采集器支持多个传感器同时工作,如果同时检测溶液的pH变化则可以得到pH变化曲线,进而从溶液中H+浓度变化特点来探究加水稀释冰醋酸的原理。

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