傳感器技術(shù)測定食醋總酸度

1、傳感器技術(shù)測定食醋總酸度一、實驗教學(xué)目標(biāo)初步學(xué)會用傳感器技術(shù)測定食醋中的總酸量；學(xué)會引導(dǎo)并組織學(xué)生用傳感器技術(shù)測定食醋中的總酸量。二、實驗原理食醋中的主要成分是醋酸，此外還有少量的乳酸等有機(jī)酸，醋酸是弱酸，用傳統(tǒng)的ph試紙或酸度計測定食醋中的總酸量，總是要比試劑濃度低，誤差很大。本實驗將使用傳感器技術(shù)來測定食醋中的總酸量，該方法不怕待測物中的顏色干擾，測定即快又不用加指示劑。ph傳感器利用能斯特原理。ph傳感器是用來檢測被測物中氫離子濃度并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的可用輸出信號的傳感器，通常由化學(xué)部分和信號傳輸部分構(gòu)成。ph傳感器利用能斯特（nernst）原理。待測的食醋中醋酸及其他有機(jī)酸可換算為醋酸總量，

2、都可以被標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)堿naoh溶液滴定：c待測v待測=c標(biāo)準(zhǔn)v標(biāo)準(zhǔn) 。用化學(xué)方程式表示為：ch3cooh + naoh = ch3coona + h2o當(dāng)溶液中的電解質(zhì)含量恒定時，電導(dǎo)率亦恒定，當(dāng)生成難電離物質(zhì)時，電導(dǎo)率下降，ph傳感器就是把電信號轉(zhuǎn)化為化學(xué)信息來測定其中的總酸度的。當(dāng)溶液的電解質(zhì)含量恒定時，電導(dǎo)率亦恒定，當(dāng)生成難電離物質(zhì)時，電導(dǎo)率下降，ph傳感器就是把電信號轉(zhuǎn)化成化學(xué)信息來測定其中的總酸度的。傳感器簡介：傳感器是一系列根據(jù)一定的物理化學(xué)原理制成的物理化學(xué) 量的感應(yīng)工具，它能把外界環(huán)境中的某個物理化學(xué)量的變化以電信號的方式輸出，再經(jīng)過數(shù)據(jù)模擬裝置轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)或圖表的形式在數(shù)據(jù)采集器上

3、顯示并儲存起來。中學(xué)化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)探究常用到的傳感器有溫度傳感器、ph傳感器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器、光傳感器、壓力傳感器、色度傳感器等。傳感器技術(shù)的特點(diǎn)：便攜、實時、準(zhǔn)確、綜合、直觀。三、儀器、材料與試劑gqy數(shù)字實驗室教學(xué)設(shè)備（由數(shù)據(jù)采集器、ph傳感器、ph復(fù)合電極、 液滴計數(shù)器、光電門傳感器組成）。50ml酸式滴定管，恒溫定時磁力攪拌器，鐵架臺。100ml量筒，100ml燒杯，0.1000mol/l naoh標(biāo)準(zhǔn)溶液，有色食醋，原液，蒸餾水，ph=4.00和ph=9.18的緩沖溶液。四、實驗內(nèi)容1、連接設(shè)備 采集器與傳感器，2號接口連接光電門傳感器，3號接口連接ph傳感器光電門傳

4、感器紅色線一端連接液滴計數(shù)器，黑色線接一光電門，調(diào)節(jié)光電門傳感器為計數(shù)模式（第1個和第3個燈同時亮）。2.設(shè)備操作(1)開啟采集器(2)傳感器標(biāo)定在采集器3號傳感器接口上連接好ph傳感器（注意：此時需斷開光電門傳感器與數(shù)據(jù)采集器的連接），開機(jī)后，點(diǎn)擊右下角“系統(tǒng)設(shè)置”，選擇系統(tǒng)設(shè)定里頭的“探頭標(biāo)定”選項，并點(diǎn)擊“探頭校準(zhǔn)工具”按鈕，點(diǎn)擊“建立連接”按鈕（點(diǎn)擊后變灰色，顯示連接成功，即可開始標(biāo)定）。標(biāo)定的操作步驟：拔開電極上部的橡膠塞，使小孔露出。否則在進(jìn)行校正時，會產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致溶液不能正常進(jìn)行離子交換，使測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。將電極取出，用濾紙把電極上殘留的保護(hù)液吸干。將點(diǎn)擊放進(jìn)ph=4.00（鄰

5、苯二甲酸氫鉀）的緩沖液中，點(diǎn)擊采集器上的ph=4.00下的“開始標(biāo)定”按鈕，510秒后，點(diǎn)擊“結(jié)束標(biāo)定”。將電極放在盛有蒸餾水的燒杯內(nèi)，清洗后把電極從盛蒸餾水的燒杯內(nèi)拿出來，用濾紙把電極上殘留的蒸餾水吸干。稍后將電極放進(jìn)ph=9.18（四硼酸鈉）的緩沖液中，點(diǎn)擊采集器上ph=9下的“開始標(biāo)定”按鈕，510秒后，點(diǎn)擊“結(jié)束標(biāo)定”。最后點(diǎn)擊一次“寫標(biāo)定值”。驗證標(biāo)定：標(biāo)定完成，進(jìn)入傳感器測量界面，將探頭放入ph=6.86（混合磷酸鹽）的溶液中，檢測標(biāo)定是否成功。讀書穩(wěn)定后觀察讀數(shù)在6.707.00之間即可認(rèn)為標(biāo)定比較準(zhǔn)確，否則應(yīng)重新標(biāo)定。注意事項：ph電極使用一段時間后，不對稱電位將會發(fā)生很大變化

6、，故必須定期校準(zhǔn)。用ph緩沖溶液標(biāo)定是為了消除不對稱電位的影響。數(shù)據(jù)采集器關(guān)機(jī)或重啟后，ph傳感器須重新標(biāo)定。(3)滴定準(zhǔn)備及滴定操作步驟退出開機(jī)界面，點(diǎn)擊“通用”，進(jìn)入通用實驗界面，點(diǎn)擊左上角“打開模板”，依如下路徑選擇實驗：打開模板sdmem實驗?zāi)０寤瘜W(xué)實驗酸堿中和滴定酸堿中和滴定（xmlp文件），進(jìn)入滴定實驗界面。檢查傳感器是否正常連接：當(dāng)傳感器正常連接時，對應(yīng)的傳感器接口指示燈亮。當(dāng)點(diǎn)擊開始實驗時，傳感器接口指示燈為閃爍狀態(tài)，通過此指示燈可判斷傳感器是否正常工作。長按光電門傳感器上按鈕，3個燈同時亮?xí)r放開清零數(shù)據(jù)。注意事項：光電門應(yīng)放在空處，不被任何物體擋光。滴定前長按光電門傳感器上按

7、鈕清零數(shù)據(jù)，清零數(shù)據(jù)時不要更改模式。在鹽酸一欄中輸入燒杯中naoh溶液的濃度，在待測液體積一欄中輸入燒杯中naoh溶液的體積。點(diǎn)擊“開始/停止”按鈕，開始實驗。打開磁力攪拌器（最好在實驗開始前調(diào)好位置或打開，不要讓磁子在轉(zhuǎn)動時碰到傳感器電極），然后轉(zhuǎn)動酸式滴定管旋鈕，讓滴定管中溶液以不連續(xù)狀態(tài)滴入燒杯中。注意事項：1、滴定開始后注意“滴定體積”一欄中有無體積變化，同時在“ph”一欄會開始顯示ph值。如溶液已開始滴入燒杯，而“滴定體積”一欄無數(shù)據(jù)，則說明液滴通過計數(shù)器時未引起變化，需要調(diào)節(jié)裝置，讓液滴通過計數(shù)器擋光孔，并更換溶液清除數(shù)據(jù)重新開始實驗。如果“ph”一欄數(shù)據(jù)不變或為非數(shù)字時，說明傳感

8、器標(biāo)定不正確，需要重新標(biāo)定，再開始實驗。2、滴定時，酸式滴定管的尖嘴與計數(shù)器擋光孔必須要垂直對齊。3、在接近終點(diǎn)時，要注意放慢速度，以便觀察到終點(diǎn)。當(dāng)整個實驗結(jié)束后，點(diǎn)擊“開始/停止”按鈕，停止實驗。點(diǎn)擊“刷新數(shù)據(jù)”，進(jìn)入數(shù)據(jù)界面可看到整個實驗過程中所有數(shù)據(jù)，最后點(diǎn)擊“保存/轉(zhuǎn)發(fā)”按鈕，保存實驗數(shù)據(jù)到采集器sd卡根目錄下。通過計算機(jī)端“單機(jī)運(yùn)行平臺”軟件可在電腦端打開此數(shù)據(jù)，求導(dǎo)值的最低點(diǎn)橫坐標(biāo)即為滴定終點(diǎn)的體積，輸入該滴定終點(diǎn)體積（之前已輸入燒杯中溶液體積和濃度），點(diǎn)擊軟件上“重新計算”按鈕，可計算出待測溶液濃度。注意事項：酸堿的濃度差別不要太大，否則實驗將較難控制，結(jié)果誤差較大。5、 實驗

9、數(shù)據(jù)及圖像圖1.滴定曲線圖圖2.ph求導(dǎo)圖食醋中總酸量的計算(1) a=0.00 b=28.75 格數(shù)=5.2 總格數(shù)=10 (2) naoh溶液體積: v=50mlnaoh溶液濃度: c=0.10mol/l(3) 代入總公式c（乙酸）=mol/l=0.33mol/l酸度=100*g/100ml=1.98g/100ml六、文獻(xiàn)綜述1.關(guān)于“食醋中總酸含量的測定”學(xué)案設(shè)計與評價的設(shè)計思想：食醋中總酸含量的測定是高中實驗化學(xué)(蘇教版)關(guān)于“物質(zhì)的定量分析”專題研究的開始，將學(xué)生帶入定量研究學(xué)習(xí)狀態(tài)尤為重要。為此，該學(xué)案的設(shè)計思想是利用學(xué)案導(dǎo)學(xué)誘思，促進(jìn)學(xué)生積極主動地投身于定量實驗探究的活動。2.為了避免常規(guī)指示劑法對觀察滴定終點(diǎn)的影響，采用連續(xù)電位滴定法，通過控制食醋樣品的ph值來連續(xù)測定食醋中的總酸量，獲得了比較滿意的結(jié)果。七、參考文獻(xiàn)1王先鋒.“食醋中總酸含量的測定”學(xué)案設(shè)計與評價j.化學(xué)教學(xué),2012(02) 2鄭長龍主編.化