高中化学 6.1 食醋总酸含量的测定素材2 苏教版选修6

食醋中总酸量的测定一、实验目的1 .初步学会应用传感器技术测定食醋中总酸量学会组织中学生用传感器技术测定食醋中总酸量的教育过程。二、实验原理食醋的主要成分是醋酸，此外还含有少量乳酸等有机酸，醋酸是弱酸，用传统的pH试纸和酸度计测定食醋中的总酸量，常低于实际浓度，误差较大。 本实验采用传感器技术测定食醋中总酸量。 该方法不怕测量对象物中颜色混乱，测量快，也不使用指示剂。传感器介绍：传感器是基于一定物理化学原理制作的物理化学量的传感器，可以用电信号输出外界环境中某种物理化学量的变化，通过数据模拟装置转换为数据图表，显示在数据采集器中并积累。 中学化学教学中科学常用的传感器有温度传感器、pH传感器、溶解氧传感器、电导率传感器、光传感器、压力传感器、色度传感器等。 传感器技术特点：手机、实时、准确、综合、直觉。pH传感器是用于检测被测定物体中的氢离子浓度并将其转换成对应的输出信号的传感器，通常由化学部和信号传送部构成。 pH传感器利用隧道(NERNST )原理。测定的食醋中的醋酸和其他有机酸可以换算成醋酸总量，标准强碱NaOH溶液滴定： c测定对象v=c标准v标准。 用化学方程式表示CH3COOH NaOH=CH3COONa H2O溶液中电解质含量一定时，电导率也一定，生成难电离物质后，电导率降低，pH传感器将电信号转换为化学信息，测定其中的总酸度。三、主要仪器和药品实验仪器： pH传感器、数据采集器、自动计数器、50mL酸性滴定管、电磁搅拌器、铁架台、250mL烧杯、量筒实验药品：有色食醋原液、标定的0.1mol/L NaOH溶液、CO2的蒸馏水除外。四、实验操作过程1 .设备连接集电极和传感器使用1394线(传感器连接线)连接。 2号连接器与光电门传感器连接，3号连接器与pH传感器连接。将液滴计数器连接到光电门传感器的红线(或标有红色标记)的一端，将光电门连接到黑线(没有标记)上，将光电门传感器调节到计数模式(第1盏和第3盏灯同时点亮)。集电极与12V外部电源连接(无屏蔽集电极，请勿操作此步骤)。2 .设备的操作打开收集器。传感器标定将pH传感器连接到收集器3号传感器接口(注意：在这种情况下，必须断开光电门传感器和数据收集器的连接)，接通电源后，单击右下角的“系统设置”，选择系统设置的“探测校准”选项， 单击“探测校准”(probe calibration )按钮，然后单击“建立连接”(单击该按钮将变灰，当连接成功时，校准将开始)。标定的操作步骤：拔出电极上部的橡胶塞，露出小孔。 进行校正后，会产生负压，溶液无法正常进行离子交换，测量数据不正确。取出电极，用滤纸吸取电极上残留的保护液。 将电极放入pH=4.00 (邻苯二甲酸氢钾)的缓冲液中，在集电极上的pH=4点击“标定开始”按钮，510秒后点击“标定结束”。将电极放入装有蒸馏水的烧杯中，洗净后，从装有蒸馏水的烧杯中取出电极，用滤纸吸取残留在电极上的蒸馏水。 然后将电极放入pH=9.18 (四硼酸钠)的缓冲液中，在集电极上的pH=9点击“标定开始”按钮，510秒后点击“标定结束”。 最后，单击“写入标定值”。检定：检定完毕，进入传感器测定界面，在pH=6.86 (混合磷酸盐)的溶液中放入探针，检查检定是否成功。 观察到读取值稳定之后，读取值在6.70至7.00之间，可以认为标定是相对精确的，否则必须重新标定。滴定准备及滴定操作程序离开启动画面，点击“共通”，进入共通的实验画面，点击左上角的“打开模板”，打开模板SDMEM实验模板-化学实验-酸碱中和滴定-酸碱中和滴定(xmlp文件)，进入滴定实验画面。检查传感器是否正常连接：传感器正常连接时，对应的传感器接口指示灯亮灯。 点击开始实验后，传感器接口的指示灯闪烁，可通过该指示灯判断传感器是否正常动作。长按光电门传感器的按钮，3个指示灯同时亮灯时释放清除数据。在盐酸栏中输入烧杯中的NaOH溶液的浓度，在测定液的体积栏中输入烧杯中的NaOH溶液的体积。点击“开始/停止”按钮，开始实验。 打开磁力搅拌器(实验开始前调整位置，或者磁铁旋转时不接触传感器电极)，最好旋转酸性滴定管的旋钮，使滴定管中的溶液以不连续的状态滴入烧杯。实验整体结束后，点击“开始/停止”按钮停止实验。 单击“更新数据”，进入实验数据接口后，显示实验中的所有实验数据，最后单击“保存/传送”按钮，将实验数据保存到收集器SD卡的根目录中。 计算机侧的“单独运行平台”软件可以在计算机侧打开该数据，求出值的最下点的横坐标是滴定终点的体积，输入滴定终点的体积(以前进入烧杯的溶液的体积和浓度)，点击软件上的“再计算”按钮，计算测定的溶液的浓度五、注意事项1 .使用ph电极一定时间后，非对称电位会发生很大变化，必须定期进行校正。 用pH缓冲溶液标定是为了消除不对称电位的影响。2 .在标定ph电极时，切断光栅传感器与数据收集器的连接。3 .在数据采集器关闭或重新启动之后，必须对pH传感器进行重新定位。4 .光电门应该放在空地上，没有什么遮挡。5 .滴定前按下光电门传感器上的按钮清除数据，清除数据时请勿变更模式。6 .滴定时，酸性滴定管尖口和台面遮光孔应垂直对齐。7 .滴定开始后，注意“滴定体积”栏中有无体积变化，并且在“pH”栏中开始显示pH值。 溶液开始滴入烧杯，但是如果“滴定体积”栏中没有数据，则表示液滴通过计数器时没有发生变化，需要调节传感器，使液滴通过计数器的遮光孔，交换溶液的去除数据，重新开始实验。 “pH”栏的数据不变或不是数字时，需要说明传感器的校准不正确，重新进行校准，开始实验。8 .滴定速度的控制：接近终点时，要注意降低速度观察终点。9 .酸碱的浓度差不要太大。 不这样做的话，实验会变得困难，结果误差会变大。六、数据处理1 .重要数据记录：pH值消耗食醋体积/mLpH开始=12.7640.16pH的飞跃范围：7.431至6.952.28pH结束=4.8694.8pH=pH开始-pH结束=7.895v合计=4.82 .与添加的食醋的体积相对应的ph值的变化曲线如图所示pH-体积图3 .食醋中总酸量的计算求出ph体积图中的最低点，到这一点为止消耗的食醋的体积约为2.28mL。 已知NaOH溶液的浓度为0.1mol/L，NaOH溶液的体积为40mL。c测量对象v测量对象=C标准v标准c测量对象=(C标准v标准)/V测量对象因此，c测定=(0.1 mol/l 0.04 l )/0.00228 l=1.75 mol/l换算后，应测定食醋中醋酸含量为10.5g/100mL。4 .实验结果分析计算得出的结果表明，我们组测定的食醋中醋酸含量略大于10.5g/100mL，增大的原因有：由于酸性滴定管的尖端和柜台的遮光孔不垂直对齐，记录的食醋体积可能变小用酸性滴定管滴加食醋时的滴加七、文献综述1 .食醋中总酸含量的测定学案设计与评价的设计思想：食醋中总酸含量的测定是高校实验化学 (苏教版)关于物质定量分析的专题研究的开始，使学生进入定量研究的学习状态尤为重要。 因此，该方案的设计思想利用方案引导思想，促进学生积极从事定量实验的活动。 12 .为避免常规指示剂法对滴定终点观察的影响，采用连续电位滴定法，控制食醋样品的pH值连续测定食醋中总酸量，取得了较满意的结果7。八、参考文献1王先锋.“食醋中总酸含量的测定”学方案设计与评价J .化学教育，2020(02 )2郑长龙主编.化学实验课程与教学论M .北京：高等教育出版社，20203肖常磊，钱扬义主编.中学化学实验教学论M .北京：化工出版社，20204钱扬义编着.手持技术在即时考试中的应用研究M .北京：高等教育出版社，20205钱扬义.手持技术在研究性学习中的应用和心理学基础M .北京：科学出版社，龙门书局，2020白涛等人编着。 化学为什么是基于这种手持技术的数字实验探索M .北京：化工出版社，20207黄诚、尹红、周金森.食醋中总酸、总酯含量的连续测定J .食品与发酵工业，2001(12 )九、实验反思本次实验利用传感器技术测定食醋中总酸量。 对于传感器技术，我认为还不熟悉，传感器的结构，为什么能用传感器技术测定食醋中的总酸量，除了测定食醋中的总酸量，传感器能够应用于化学的什么方面等，有很多困惑。 基于这些混乱，我