磺酸酸式解离平衡常数的测定——推荐一个开放式综合性实验.doc

磺酸酸式解离平衡常数的测定推荐一个开放式综合性实验 李其华刘利民雷春华曾立华曹小妹 （湖南师范大学化学化工学院，湖南长沙410081） 【摘要】介绍一个适宜于大一医学生的开放式综合实验：磺酸酸式解离平衡常数的测定。从溶液配制、电子天平及pH计的使用，实验试剂的选择到实验方案的设计、数据处理等方面综合训练学生的实验能力，有助于化学课程中的酸碱滴定、酸碱平衡等理论知识点的系统掌握。 关键词磺酸；解离平衡常数；ph酸碱滴定 基金项目：湖南师范大学校级教学改革研究资助项目（121-0766）。 无机化学、基础化学和有机化学是大学一年级医学生的专业基础课程，在教学内容多但课时数相对较少的压力下，可以针对学有潜力的优秀学子开设开放式综合性实验。基于对甲基苯磺酸、甲基磺酸等是符合绿色化学1理念的催化剂2-3，设计了“磺酸酸式解离平衡常数的测定”，该实验涉及溶液的配制、电子天平的称量、酸碱滴定、pH计的使用等多项基本操作4-5，前一步的实验结果对下一步实验结论有直接影响，有助于学生实验态度的端正、实验综合能力的培养。同时，对教材中关于苯酚、苯甲酸、苯磺酸酸性强弱的定性判断6，能借助学生自已的实验结果定量地佐证，有助于提高学生学习化学尤其是化学实验的兴趣。 1实验目的 （）熟悉基准物质的前期处理方法以及电子天平的使用操作规程。 （）掌握移液管、容量瓶、滴定管、pH计等基本仪器的使用和操作。 （）理解并掌握酸碱滴定、磺酸溶液pH值与其酸式解离平衡常数等实验数据的处理方法。 （）锻炼学生查阅文献资料、设计实验方案及写作论文的能力。 （）培养综合分析问题和解决问题的能力。 2实验原理 各种磺酸(以化学式RSO3H表示)水溶液的浓度由标准NaOH溶液标定。 3实验用品 3.1仪器 烘箱，电炉，电子天平，pH计，烧杯，量杯，量筒，锥形瓶，移液管，容量瓶。 3.2试剂 苯磺酸，对甲基苯磺酸，甲基磺酸，对氨基苯磺酸，邻苯二甲酸氢钾，草酸，氢氧化钠，酚酞，pH=4.00和pH=6.86的标准缓冲溶液。 4实验内容 4.1NaOH溶液的配制及标定 称取一定质量的NaOH加水溶解配制约0.1molL-1的NaOH溶液。分别选用基准物质邻苯二甲酸氢钾(KC8H5O4)或者草酸(H2C2O42H2O)经过前期处理7后，用差减法在电子天平上准确称取一定质量的基准物质于锥形瓶中，加水溶解。用酚酞作指示剂，标定NaOH溶液的浓度。数据记录及处理列于表1。 4.2磺酸(RSO3H)溶液浓度的测定 分别取一定量的苯磺酸、对甲基苯磺酸、甲基磺酸和对氨基苯磺酸加水溶解配制约0.1molL-1的水溶液。用移液管量取一定体积的磺酸水溶液于锥形瓶中，用酚酞作指示剂，用标准NaOH溶液标定。实验数据及结果处理列于表1。 4.3不同浓度磺酸溶液pH的测定 用不同规格的移液管和容量瓶，将已标定其浓度的磺酸稀释为5个不同浓度的磺酸样品溶液，计算出其准确浓度并用pH计测定其pH值。记录室温，计算该温度下磺酸的Ka或pKa并求得其平均值。 5预习与思考 （）溶液配制及润洗仪器用水均为新鲜煮沸冷却后的二次蒸馏水。为什么？ （）分别采用两种不同的基准物质标定NaOH溶液的浓度，其酸碱滴定反应式以及c(NaOH)的计算公式如何？ （）查阅文献，确定基准物质在酸碱滴定前的准备工作有哪些？ （）酸式解离平衡常数的影响因素有哪些？ （）各磺酸溶液若浓度偏大，对实验结果有何影响？ （）pH计的使用，注意事项有哪些？ （）根据结构式预测各磺酸酸式解离平衡常数的相对大小？ 6教学建议 （）两位同学一组进行实验，培养团结合作的协调能力。 （）标定NaOH溶液选用哪种基准物质、测定哪种磺酸的Ka由学生自主选择（指导教师宏观调控：同一种物质最好有23组选择，以便结果相互佐证，提高实验结果的准确度）。 （）0.1molL-1的NaOH溶液和RSO3H溶液统一配制，浓度分别进行标定。 （）配制各种试剂的用量由学生设计、指导教师审核后确定。 （）可以在两周时间内完成整个实验，可定为12的实验学时数。 （）实验报告以小论文的形式完成，训练学生书写科研论文的能力。 7结论 本实验将大一医学生两个学期化学课程的有关知识点相结合，形成了一个新的综合性实验项目。该综合实验要求学生运用所学过的知识选择一种磺酸并设计测定其酸式解离平衡常数的具（下转第45页）（上接第49页）体实验方案，包括试剂的选择、用量的确定，实验方案的设计等，有一定的自主权，有助于实验兴趣的提高，前面的实验结果影响后续实验的结论，结果相互佐证，不会应付了事。仪器简单，可操作性强，有利于培养学生的学习能力和实践能力，是一个值得推荐的综合性实验项目。 参考文献 AnastasPT,WamerJG.GreenChemistryTheoryandPracticeM.Oxford:OxfordUniversityPress,1998. 杨晓军，冯小丽，张谋真.微波辐射对甲苯磺酸催化合成对羟基苯甲酸乙二醇单酯J.工业催化，xx，20(9):59-61. 王敏，宋志国，赵爽,等.乙酸正丁酯合成实验的改进J.大学化学，xx，25(6):58-61. 刘绍乾.基础化学实验指导M.2版.长沙:中南大学出