基于手持技術的二元弱酸鹽離子平衡實驗設計

龔迪 黃香 王真真 畢建洪 合肥師范學院 化學與化學工程學院 230601

“二元弱酸鹽溶液離子平衡”是高中選修四的內容，涉及水解和電離平衡，是本章的重點內容。“二元弱酸鹽溶液離子平衡”知識點是抽象性知識點，對學生思維要求較高，僅利用傳統教學方式進行教學的話，學生理解起來有一定的困難，為幫助學生更好的掌握該部分內容，本文利用手持技術實驗選取兩個實驗案例進行實驗教學案例設計，以期對教師教學和學生學習提供一定幫助。

一、實驗用品及原理

鄰苯二甲酸氫鉀（potassium acid phthalate）固體，濃鹽酸，去離子水, 0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L氫氧化鈉和鹽酸溶液，數據采集器（LabQuest mini data interface system），pH傳感器（pH sensor），計算機及配套軟件，磁力攪拌器（magnetic stirring apparatus），兩用滴定管。

實驗原理：

實驗裝置圖同圖1。

二、實驗過程

1）配制0.05mol/L鄰苯二甲酸氫鉀溶液，連好裝置，打開軟件。

2）分別取兩份100mL去離子水、鄰苯二甲酸氫鉀溶液倒入四個燒杯中。

3）將pH傳感器依次放入兩種溶液中（每次放入前校準傳感器），向兩用滴定管裝滿0.1mol/L NaOH，開始滴定時，同時點擊軟件的啟動按鈕記錄實驗數據。

4）步驟同上，鹽酸滴定溶液。

圖2 氫氧化鈉、鹽酸滴定曲線

三、實驗數據及分析

實驗曲線圖如右圖2，數據分析：分析滴加堿的一組數據可知，兩種等體積的溶液在加入相同量的氫氧化鈉后，pH變化顯著不同，說明兩種溶液對于加入的堿的緩沖效果不同，其中去離子水明顯對于加入的氫氧化鈉無緩沖能力，而鄰苯二甲酸氫鉀溶液能有效對加入的氫氧化鈉溶液產生緩沖作用，這是因為鄰苯二甲酸氫鉀溶液能夠與堿發生反應。相應的，通過分析滴加酸的一組數據我們得知，加酸時，去離子水溶液的pH呈直線下降，說明其對加入的鹽酸溶液無緩沖作用，而鄰苯二甲酸氫鉀溶液能有效對加入的鹽酸溶液產生緩沖作用，而且，通過實驗圖像以及數據分析可知，鄰苯二甲酸氫鉀溶液的緩沖能力位于4.6—8.8。

綜上，在高中化學知識中，選修四的知識主要是講述某個化學現象的本質原因、原理是什么，對學生來說具有挑戰性，本文中摒除以前的傳統教學方式，用時代前沿技術手持技術實驗與傳統教學方式結合，有效鍛煉學生實驗能力，掌握前沿技術的操作方法，能夠培養出順應時代需要的人才。