探究鹽溶液酸堿性實驗的反思與優(yōu)化

胡 坤

(陜西省白河高級中學(xué) 陜西 白河 725800)

選修4探究鹽水溶解的酸堿性實驗，一般做法是用廣泛pH試紙測出酸堿性。但在實際學(xué)考中還必須知道大致pH值相對大小，以便探究或印證“越弱越水解，越稀越水解”的規(guī)律。一般做法往往只能測出鹽溶液大致的pH值，對于理科班來說還不夠。因此很有必要對該實驗進行反思改進。

溫度恒定時鹽水解時溶液酸堿性主要受水解程度和濃度的影響。為了同時印證“越弱越水解，越稀越水解”的規(guī)律，選擇合適的濃度很重要。由于鹽的水解程度一般都不大，故采取精度更高的數(shù)碼酸度計測pH值，更好的區(qū)分不同鹽水解性差異。考慮到實驗中7種鹽的溶解度，方便類比，都從1mol/L的濃度開始稀釋。

實驗用品：

儀器：百靈達牌袖珍pH計 廣泛pH試紙 25ml量筒 燒杯

藥品：1mol/L NaCl溶液 、1mol/L Na2CO3溶液、1mol/L NaHCO3溶液、1mol/L NH4Cl溶液、1mol/L Na2SO4溶液、1mol/LCH3COONa溶液、1mol/L(NH4)2SO4溶液、自制蒸餾水

實驗環(huán)境：室溫10℃，蒸餾水pH值為6.85，實驗室自來水pH值為7.82。

實驗過程：用蒸餾水配制并逐倍稀釋1mol/L的各鹽溶液，分別用百靈達牌袖珍pH計和廣泛pH試紙兩種方法測量pH值并記錄對比。最后繪制pH值變化曲線(下圖)。原實驗數(shù)據(jù)未呈現(xiàn)。

鹽水解pH值計算近似公式：10℃ Kw=0.292×10-14pKw≈13.465 純水pH= 6.73

一元弱酸強堿鹽 pH=1/2(pKw+ pKa + lgC鹽)

一元弱堿強酸鹽 pH=1/2(pKw- pKb - lgC鹽)

鹽溶液極稀時水的電離占優(yōu)勢，鹽溶液pH≈6.73(溶劑水的pH)

表1(計算所需常數(shù))

表2(計算不同濃度鹽溶液pH值)

實驗結(jié)合理論計算可以發(fā)現(xiàn)，稀釋過程中兩者數(shù)據(jù)變化趨勢基本吻合。通過分析總結(jié)可得出以下信息：

(1)鹽水解較微弱，故溶劑水和鹽溶液濃度對鹽溶液pH值有一定影響。

(2)部分水解鹽溶液pH值差別在1以內(nèi)，廣泛PH試紙無法滿足要求。可考慮改用數(shù)碼pH計或精密PH試紙測量。

(3)受pH計探頭結(jié)構(gòu)及測量原理局限，強酸強堿鹽的溶液pH值一般不等于7。

(4 )為了使7種鹽溶液的pH值有一定的區(qū)分度，濃度最好0.125mol/L至0.00781mol/L之間。本著節(jié)約環(huán)保的理念，濃度配小仍符合實驗要求。總之不是越濃越好，越濃區(qū)分度越好。

(5)碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液稀釋曲線初始段可以說明越稀越水解。稀釋初始階段pH值有增大，顯示水解作用優(yōu)于稀釋作用。

(6)類比碳酸鈉、碳酸氫鈉和醋酸鈉可以明顯的總結(jié)鹽水解的另一條規(guī)律“越弱越水解”。

(7)稀釋過程中曲線變化平緩說明水解鹽溶液本身是一種較好的緩沖溶液，對稀釋具有一定的緩沖作用。

(8)通過實驗和理論計算，使人能更好的理解理論與實踐的辯證關(guān)系。兩者可以互相促進，最終推動科技不但發(fā)展前進。

總之《探究鹽溶液的酸堿性》實驗，若改用蒸餾水，控制好濃度，采用廣泛PH試紙可以很好地滿足高中化學(xué)選修4模塊業(yè)考試要求；若改用蒸餾水，控制好濃度，采用pH計(或精密PH試紙)測量并能繪制7種鹽溶液稀釋pH值變化曲線圖，會幫助學(xué)生深刻領(lǐng)悟鹽水解規(guī)律，激發(fā)實驗興趣，培養(yǎng)學(xué)科探究能力。同時更好地為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實的化學(xué)實驗情景，再現(xiàn)微觀世界的動態(tài)平衡，平衡之間的對立與統(tǒng)一。