冰醋酸稀釋過(guò)程中的電導(dǎo)率的變化(電導(dǎo)率傳感器)

冰醋酸稀釋過(guò)程中的電導(dǎo)率的變化

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

1.掌握電導(dǎo)率傳感器的實(shí)時(shí)檢測(cè)功能，并借助數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)直接生成數(shù)據(jù)曲線，便捷、直觀地反映稀釋冰醋酸時(shí)電導(dǎo)率的變化。

2.認(rèn)識(shí)冰醋酸稀釋時(shí)電導(dǎo)率變化的原因，加深理解加水稀釋對(duì)于電離平衡的影響。

3.掌握電導(dǎo)率變化曲線可用作研究電離平衡原理，并對(duì)其進(jìn)行相關(guān)探討。

二、實(shí)驗(yàn)背景

對(duì)于弱電解質(zhì)電離平衡的影響因素來(lái)說(shuō)，加水稀釋是最為常見(jiàn)的一種形式，“越稀越電離”的思想普遍存在，但是電離出的離子濃度是如何變化的呢？是不是越來(lái)越小呢？事實(shí)上，對(duì)于已達(dá)電離平衡狀態(tài)的體系而言，離子濃度確實(shí)是在減小，而對(duì)于一些純物質(zhì)或濃溶液來(lái)說(shuō)，加水稀釋時(shí)離子濃度的變化并非如此，而是先增大后減小，這對(duì)于很多學(xué)生來(lái)說(shuō)理解十分困難，是學(xué)生理解和老師教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)所在。

三、實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)電導(dǎo)率傳感器監(jiān)測(cè)冰醋酸加水稀釋過(guò)程中溶液電導(dǎo)率的變化，需加入足夠多的水，可控制較為勻速的加水，無(wú)須用滴速傳感器精確控制加水量。可以通過(guò)分電導(dǎo)率變化曲線，并結(jié)合溶液導(dǎo)電能力變化的影響因素，分析出冰醋酸稀釋過(guò)程中對(duì)應(yīng)離子的濃度變化過(guò)程，進(jìn)而分析出純物質(zhì)或濃溶液稀釋過(guò)程中對(duì)應(yīng)離子的濃度變化過(guò)程。從而使得學(xué)生獲得更為直觀的理解，老師教學(xué)也有了有利的輔助手段。

剛開(kāi)始時(shí)，電離程度增大的速率大于溶液體積增大的速率，所以溶液中自由移動(dòng)的離子濃度在增大，溶液導(dǎo)電能力在增強(qiáng)，電導(dǎo)率也在增大。當(dāng)溶液慢慢達(dá)到平衡體系時(shí)，繼續(xù)加水，電離程度增大的速率小于溶液體積增大的速率，所以溶液中自由移動(dòng)的離子濃度在減小，溶液導(dǎo)電能力在減弱，電導(dǎo)率也在減小。無(wú)限稀釋時(shí)，變化越來(lái)越小漸漸趨于平緩。

用電導(dǎo)率傳感器測(cè)出的稀釋過(guò)程中電導(dǎo)率變化曲線如下圖：

四、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

實(shí)驗(yàn)藥品：冰醋酸、蒸餾水

實(shí)驗(yàn)儀器：采集器、軟件系統(tǒng)、電導(dǎo)率傳感器、磁力攪拌器、50mL小燒杯、

1000mL大燒杯、50mL量筒、500 mL量筒、蒸餾水洗瓶、鐵架臺(tái)等

實(shí)驗(yàn)裝置：如下圖所示。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1.用50mL量筒量取大約30~35mL左右的冰醋酸置于50mL小燒杯中，然后將小燒杯置于1000mL大燒杯中。，

2.向小燒杯中放入小磁子，將大燒杯放在磁力攪拌器上，開(kāi)始攪拌。

3.再將潔凈的電導(dǎo)率傳感器插入小燒杯中的冰醋酸中，并連接好數(shù)據(jù)采集器和電腦。

4.開(kāi)始采集數(shù)據(jù)。

5.用500 mL量筒盛滿蒸餾水，將水較為勻速的加入小燒杯中，并收集數(shù)據(jù)。

6.完成實(shí)驗(yàn)后，處置稀釋后的溶液。用蒸餾水沖洗電導(dǎo)率傳感器，清洗儀器。

7.利用軟件處理得出電導(dǎo)率變化曲線并加以分析。

六、交流討論

1. 實(shí)驗(yàn)中大燒杯有什么作用？

2.電導(dǎo)率變化曲線有什么特點(diǎn)？能根據(jù)曲線分析出冰醋酸稀釋時(shí)何時(shí)達(dá)到電離平衡狀態(tài)嗎？依據(jù)是什么？

3.能否用pH傳感器來(lái)檢測(cè)稀釋時(shí)溶液pH的變化來(lái)對(duì)稀釋原理進(jìn)行探究？pH值會(huì)發(fā)生怎樣變化？

4. 你有更好的改進(jìn)方法嗎？

七、利用手持技術(shù)進(jìn)行冰醋酸稀釋原理實(shí)驗(yàn)探究的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)電導(dǎo)率傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)冰醋酸稀釋過(guò)程中溶液的電導(dǎo)率變化，并由計(jì)算機(jī)顯示數(shù)據(jù)和曲線，即可直觀地反映出并醋酸稀釋過(guò)程中溶液導(dǎo)電能力的變化情況。使學(xué)生能夠更加直觀地認(rèn)識(shí)這一過(guò)程溶液導(dǎo)電能力的變化趨勢(shì)，并進(jìn)一步理解掌握加水稀釋對(duì)電離平衡狀態(tài)的影響，以及溶液中離子濃度大小變化特點(diǎn)。建議可作為新課程“反應(yīng)反應(yīng)原理”和“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”相關(guān)內(nèi)容的替代實(shí)驗(yàn)。

另外，數(shù)據(jù)采集器支持多個(gè)傳感器同時(shí)工作，如果同時(shí)檢測(cè)溶液的pH變化則可以得到pH變化曲線，進(jìn)而從溶液中H⁺濃度變化特點(diǎn)來(lái)探究加水稀釋冰醋酸的原理。