濃度變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

1、課題7濃度變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響（本課題可以在選修課上使用）實(shí)驗(yàn)原理：影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)在因素是反應(yīng)物本身的性質(zhì)，而外因則相對(duì)較多，其中濃度是常見的影響因素 之一。由大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)證明，在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物濃度，可以增大該反應(yīng)的速率。本 實(shí)驗(yàn)通過使用TI圖形計(jì)算器和數(shù)據(jù)分析器以及與之配套的光強(qiáng)度傳感器（以下簡(jiǎn)稱光探頭），利用反應(yīng)產(chǎn)生的沉淀物對(duì)光通路中光強(qiáng)度的影響，捕獲其中的一系列變化，使不同濃度條件下的反應(yīng)速率用光強(qiáng)度的 變化反映出來，從而使整個(gè)過程數(shù)字化。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、通過實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)濃度變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響情況，并探究其中的影響程度。2、通過實(shí)驗(yàn)，了解并培養(yǎng)多角度觀察和

2、研究事物的發(fā)散性思維能力。實(shí)驗(yàn)用品：0.1M、0.05M Na 2S2Q溶液 0.1M、0.05M H 2SQ溶液250mL燒杯、試管、膠頭滴管、手電筒TI 83 Plus圖形計(jì)算器CBL2數(shù)據(jù)分析器光強(qiáng)度傳感器實(shí)驗(yàn)步驟：1、開機(jī)，運(yùn)行“ ChemBio”程序。2、對(duì)CBL2數(shù)據(jù)分析器進(jìn)行設(shè)置：（1）用連接線連接TI 83 Plus和CBL2;并將光探頭的連接線插入 CBL2的通道1（ CHD中；（2）在主菜單（MAIN MENU中選擇“設(shè)置探頭”（SETUP PROBE）（見圖1）（3）鍵入1作為探頭的數(shù)目按 ENTER鍵確認(rèn)。BES COLLECT DATA 3：VIEW GRAPH 4：

3、UIEW DATA 5：FIT CURUE 6：RETRIEVE DATA 7：QUIT（4）在探頭選擇菜單（SELECT PROBE中選擇光探頭（LIGHT）（見圖2）2：BAROMETER 陽LIGHT 4：REL HUMID 5：BI0 PRESSURE 6：HEART RATE 7：MORE PROBES（圖1）（圖2）（5）鍵入1 為通道號(hào)，按 ENTER鍵確認(rèn)。（6） 回到主菜單（MAIN MENU，選擇“采集數(shù)據(jù)” （COLLECT DATA（7） 選擇“ TIME GRAPH'的數(shù)據(jù)采集方式，按 ENTER鍵確認(rèn)。（見圖3）（8）鍵入1 即采樣間隔時(shí)間為1秒，鍵入100

4、 確認(rèn)樣本數(shù)為100個(gè)。按ENTER鍵確認(rèn)。（見圖4）i：hoTTi tor iTFijt 陽TIME GRAPH 3：TRIi3GER/FR0MPT 4：TRIGGERS：SINGLE POINT 6：RETURNENTER TIME BETWEEN SAMPLES IN SECONDS：1ENTER NUMBER OF SAMPLES：100（圖3）（圖4）（9）采用“ USE TIME SETUP ”的形式繼續(xù)。（見圖5）（10）（10）鍵入數(shù)據(jù)確定 Y軸的取值范圍（Ymin、YmaX和數(shù)值間隔（Yscl ）。按ENTER鍵確 認(rèn)。（見圖6）SET V-RXISVmin=?l Vnax=

5、?50 Vscl=?l圖6）在試管中加入2滴管0.1M的Na2S2O3溶液，置于暗室中，將光探頭感光處對(duì)準(zhǔn)光通路，注入等量 0.1M H2SO4溶液，同時(shí)按下ENTER鍵開始記錄。L1和L2數(shù)列中，按下 ENTER鍵可見記數(shù)據(jù)記錄結(jié)束，窗口顯示時(shí)間和光強(qiáng)度數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在錄圖象。5、按下STAT鍵，所測(cè)數(shù)據(jù)列于數(shù)組中。6、 換用0.05M的Na2S2O3溶液和0.05M的H2SO4溶液，重復(fù)上述操作。數(shù)據(jù)處理: 對(duì)所得的各數(shù)組數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸：1、回到主菜單“ MAIN MENU2、選擇“ FIT CURVE”，按ENTER 鍵確認(rèn)。（見圖7）3、 在窗口中選擇“ LINEAR L1，L2”，然

6、后選擇“ SCALE FROM 0，可得到相應(yīng)的線性回歸。（見圖8）2：COLLECT DATA3：VIEW GRAPH 4：VIEU DATAretrieveEdata7：QUIT34567LL RRRR N WAfifiRRR feeeeeu IIII-J- r-LLLPPR（圖7）（圖8）結(jié)果分析：1、 反應(yīng)過程中記錄的光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)時(shí)間變化的曲線在線性擬合后，得到各自的變化斜率，其中兩種溶液都取0.1M時(shí)，斜率為-14.17，都取0.05M時(shí)的斜率為-3.14。2、 光強(qiáng)度的變化或者說本實(shí)驗(yàn)中的光強(qiáng)度隨反應(yīng)的進(jìn)行而削弱快慢的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，其實(shí)反映了在該過程 進(jìn)行中的沉淀量產(chǎn)生的快慢，由此可以較

7、為數(shù)字化的表現(xiàn)岀反應(yīng)物濃度的改變對(duì)反應(yīng)速率的影響情況。實(shí)驗(yàn)說明：1、由于本實(shí)驗(yàn)是通過光探頭對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的監(jiān)測(cè)，所以實(shí)驗(yàn)必須在暗盒（如圖9）或暗室中進(jìn)行，以免光探頭接受到環(huán)境中的其他光源而造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)裝置圖手電筒 N暗盒3,試管 4.光探頭（圖9）2、由于本實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)現(xiàn)象的岀現(xiàn)還是比較快的，所以在測(cè)定時(shí)，間隔秒數(shù)以每秒記錄一次為宜。3、 兩組實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)要選擇明確的記錄位置，最好在進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)前， 先將第一組數(shù)據(jù)復(fù)制到后面 的數(shù)列中（如L5, L6）,以免導(dǎo)致后測(cè)數(shù)據(jù)覆蓋前測(cè)數(shù)據(jù)的不利結(jié)果。思考與拓展：1、在反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)圖形計(jì)算器窗口顯示的光強(qiáng)度對(duì)應(yīng)時(shí)間的變化曲線呈現(xiàn)

8、回升的情況， 如何解釋？2、若要實(shí)驗(yàn)更為精確，對(duì)使用的光源有何更高的要求？3、能否用光探頭監(jiān)測(cè) NO N2C4的平衡體系移動(dòng)情況？試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并測(cè)定之。上海市位育高級(jí)中學(xué)張建波課題2日曬除氯過程中的溫度因素分析（本課題可以在選修課上使用）課題概述：本課題是學(xué)生在研究日曬除氯原因的過程中產(chǎn)生的子課題。城市用水常用液氯消毒，水中的殘留氯會(huì) 對(duì)觀賞魚造成生命威脅。日曬除氯是城市養(yǎng)魚的常用方法，那么由日曬造成水溫升高而導(dǎo)致水中溶解氯的 減少，是不是日曬除氯的主要因素呢？本課題通過使用TI 83 Plus、CBL2數(shù)據(jù)分析器和溫度傳感器對(duì)日曬過程中的水溫變化進(jìn)行了全程監(jiān) 測(cè)，以期得岀合理的判斷。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

9、1 、掌握TI圖形計(jì)算器進(jìn)行課題研究的方法。2 、學(xué)會(huì)通過實(shí)驗(yàn)對(duì)研究過程中的預(yù)測(cè)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)用品：500 ml 燒杯（盛有自來水）TI 83 PlusCBL2數(shù)據(jù)分析器溫度傳感器實(shí)驗(yàn)步驟：1 、開機(jī)，運(yùn)行“ ChemBiO程序。2 、對(duì)CBL2數(shù)據(jù)分析器進(jìn)行設(shè)置：（1） 用連接線連接TI 83 Plus和CBL2;并將溫度探頭的連接線插入 CBL2的通道1 （CH1）中。（2） 在主菜單（MAIN MENU中選擇“設(shè)置探頭”（SETUP PROBES （見圖1）（3）鍵入1作為探頭的數(shù)目按 ENTER鍵確認(rèn)。（4） 在探頭選擇菜單（SELECT PROBE中選擇溫度探頭（Temperatur

10、e）（見圖2）:COLLECT DATA 3：VIEW GRAPH 4：VIEU DATA 5：FIT CURUE 6：RETRIEVE DRTR 7：QUIT(5)(6)(7)(8)（圖1）鍵入1 為通道號(hào)，按ENTER鍵確認(rèn)。 回到主菜單（MAIN MENU，選擇“采集數(shù)據(jù)” 選擇“ TIME GRAPH的數(shù)據(jù)采集方式，按 鍵入30 即采樣間隔時(shí)間為30秒，鍵入 圖4）3：PRESSURE4：COLORIMETER5：VOLTAGE6：CO忖DUCTIUIT丫7：MORE PROBES圖2)（COLLECT DATAENTER鍵確認(rèn)。（見圖3）確認(rèn)樣本數(shù)為720個(gè)。按ENTER鍵確認(rèn)。72

11、0用TIME GRAPHJi RISGER/PROMPT 4：TRI0GER 5：SINGLE POINT 6：RETURNENTER TIMEBETUEEH SAMPLESIN SECONDS：30颶嗨0.（圖3）（9）采用“ USE TIME SETUP的形式繼續(xù)。（見圖（9）圖4)5）鍵入數(shù)據(jù)確定 Y軸的取值范圍（Ymin、YmaX和數(shù)值間隔（Yscl ）。按ENTER鍵確認(rèn)。(SET V-fiXIS YMin=?5 Vnax=?60 Vscl=?l將溫度探頭插入盛有自來水的燒杯中，同時(shí)按下開始記錄。數(shù)據(jù)記錄結(jié)束，窗口顯示時(shí)間和所記錄的溫度變化數(shù)據(jù)分別圖6)ENTER 鍵存儲(chǔ)在L1和L2

12、數(shù)列中，按下ENTER鍵可見記錄圖象。 按下STAT鍵，所測(cè)數(shù)據(jù)列于數(shù)組中。數(shù)據(jù)處理:對(duì)所得的各數(shù)組數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸:1、回到主菜單“ MAIN MENU2、 選擇“ FIT CURVE”，按ENTER 鍵確認(rèn)。（見圖7）3、 在窗口中選擇“ UN EAR L1 , L2”，然后選擇“ SCALE FROM0”，可得到相應(yīng)的線性回歸。（見圖8）2：COLLECT DATA3：UIEW GRAPH 4：UIEW ORTA SHFIT CURUE 總RETRIEVE DATA 7：QUITIOOE LLPFRLL RRRR N RRAARRR EEEEEEU NNNNU叮T-3* 1 ? >

13、 ?（圖7）（圖8）結(jié)果分析:30%從監(jiān)測(cè)記錄的數(shù)據(jù)分析：日曬過程中，通過水溫升高導(dǎo)致的水中溶解氯的減少量還不到總量的 可以得出結(jié)論，日曬造成的水溫升高并非日曬除氯的主要因素。思考與拓展：1 、如何分析其他因素對(duì)日曬除氯的影響？2 、由于季節(jié)變化導(dǎo)致日曬溫度的變化，可對(duì)各季節(jié)的日曬水溫進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。上海市位育高級(jí)中學(xué)張建波課題3醋酸濃度越大，氫離子濃度越大嗎？（本課題可以在選修課上使用）一、課題起源和實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸诳椿瘜W(xué)參考書時(shí)，看到了一張關(guān)于醋酸溶液濃度與氫離子濃度之間關(guān)系的圖像，發(fā)現(xiàn)它不是一條直 線而是一條類似于拋物線的曲線。根據(jù)以前所學(xué)的知識(shí)，溶液濃度越大，氫離子濃度也應(yīng)該越大，

14、而在這 張圖上則表現(xiàn)為先上升后下降兩個(gè)過程，存在一個(gè)最高點(diǎn)。我們感到非常疑惑，希望能夠親自用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 這張圖的正確性。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件不是很苛刻，而且我們很容易確定實(shí)驗(yàn)方案，所以我們決定將這張圖帶到 實(shí)驗(yàn)室以實(shí)驗(yàn)的方法解決我們心中的疑惑。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：1 驗(yàn)證曲線形狀：1 ）取一定量的水于 50ml燒杯，將洗凈擦干的 PH探頭插入水中。得水的 pH值。2）往燒杯中每次加入 5ml醋酸，得相應(yīng)濃度溶液的 pH值。將數(shù)據(jù)填入下表：50ml 水加醋酸后（每次5ml） pH值1234567893）在步驟2中，收集多個(gè)數(shù)據(jù)直到能夠繪制理想曲線。2 .測(cè)定PH最低點(diǎn)的濃度：1）在實(shí)驗(yàn)1的數(shù)據(jù)組中找出 PH最低

15、點(diǎn)。向水中逐滴滴加醋酸，直至pH與第一次實(shí)驗(yàn)中pH最低點(diǎn)一致。2 ）適當(dāng)加入少許水或醋酸，觀察其PH值是否會(huì)更小，比較之下得到 PH值最小的醋酸溶液。3）用已知濃度的NaOH溶液滴定醋酸溶液，得到其濃度。4） 配制3）所得濃度的醋酸，測(cè)其 pH,數(shù)值應(yīng)與2）中數(shù)據(jù)一致。3 .繪制圖像:1）以第2步所得濃度為分割點(diǎn)，分別配制高濃度與低濃度的多種醋酸溶液，測(cè)定不同濃度下的PH值并將數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)。2）整理數(shù)據(jù)，換算 PH值為氫離子濃度并選取偏差較小的點(diǎn)按比例繪制成圖像。附注：在實(shí)際操作中，我們發(fā)現(xiàn) PH探頭不是一個(gè)符合這個(gè)實(shí)驗(yàn)要求的理想工具，在濃溶液中PH探頭不夠靈敏，幾乎測(cè)不岀微小變化且屏幕顯

16、示數(shù)據(jù)很不穩(wěn)定，于是我們改用了電導(dǎo)率探頭作為實(shí)驗(yàn)工具，因?yàn)閷?duì)于 醋酸溶液，氫離子濃度越大，電導(dǎo)率也越大，兩者變化趨勢(shì)一致，因此在圖像Y軸中可以用電導(dǎo)率代替氫離子濃度岀現(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)器材：燒杯、玻棒、蒸餾水、純醋酸、NaOH酚酞、試管、容量瓶、鐵架臺(tái)、滴定管、探頭等。四、實(shí)驗(yàn)過程:（一）設(shè)置傳感器1 .將TI-83 plus圖形計(jì)算機(jī)、CBL系統(tǒng)按順序連接。2 將電導(dǎo)率傳感器與 CBL系統(tǒng)通道相連；將電導(dǎo)率傳感器的量程開關(guān)設(shè)置在此0-2000鳥范圍。3 .打開TI-83 plus圖形計(jì)算機(jī)、CBL系統(tǒng)，按“ APP，選擇“ CHEMBIO程序，按“ ENTER （見圖1）;iaawwn<oi

17、»g1 ：Firi3rice 2：CEL/CBR fflChemBio待出現(xiàn)（見圖2 ）屏幕顯示時(shí)按“ ENTERIVERNIER SOFTWARE BIOLOGV RND CHEMISTRV WITH THE CBL8/11/09 ENTER（圖1）（圖2）4. 在"MAIN MENU菜單中選擇“ 1:SET UP PROBES ;輸入傳感器數(shù)量“1”，（見圖3、圖4）觀蟲蘿嚴(yán)ER °F:COLLECT DRTR 3：VIEW GRAPH 4：UIEW DATA 5：FIT CURVE 6；RETRIEVE DATA 7IQUIT（圖3）（圖4）5. 在“ SE

18、LEECT PROB” 菜單中選擇“ 6: CONDUCTIVITY。（見圖 5）6. 輸入通道序號(hào)“ 1” 并按“ ENTER （見圖6）;在“ CALIBARATION菜單中選擇“1: STORED。（見圖7）2：PH3：PRESSURE 4：COLORIMETER5：VOLTAGE CONDUCTIVITY 7：M0RE PROBES（圖5）USE LOWEST AUAILRBLE CHANNELS圖6）:PERFORM NEU3SMRNUAL ENTR7圖7）（二） 電導(dǎo)率數(shù)據(jù)采集1. 將電導(dǎo)率傳感器浸入燒杯內(nèi)的醋酸溶液中。2. 在"MAIN MENU菜單中選擇“ 2： CO

19、LLECT DAT”。（見圖 8）3. 在"COLLECT DATA "菜單中選擇“ 3: TRIGGER/DATA，預(yù)熱 30 秒后，按“ ENTER。（見圖 9、圖 10）（圖 8）（圖 9）（圖 10）4.當(dāng)CBL系統(tǒng)顯示屏示數(shù)穩(wěn)定后，按 CBL上的“ TRIGGER鍵，并在圖形計(jì)算器上輸入醋酸的濃度（或采點(diǎn)序號(hào)），按“ enteRo （見圖11）5. 在"DATA COLLECTION菜單中選擇“ 1 : MORE DAT”。（見圖12）MONITOR CBL.PRESS TRIGGER OH CBL TO STORE DATA.1 ENTER URLUE

20、 ?nHoNTTOR ITIfIJT 2：TIME GRAPH fflTRIGGER/FROMFT 冇TRIGGER 5：SINGLE POINT 6：RETURN圖12）（圖 11）（6. 滴加一定量濃醋酸于燒杯中或換用不同濃度的醋酸溶液。7. 重復(fù)5、6的操作步驟。每次按“ ENTER鍵后在圖形計(jì)算器上輸入醋酸的濃度（或采點(diǎn)序號(hào)），直至達(dá)到實(shí)驗(yàn)所要求的樣點(diǎn)個(gè)數(shù)。8. 在"DATA COLLECTION菜單中選擇“ 2: STOP，（見圖16）（見圖17）（見圖18）（見圖19）五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：即完成了數(shù)據(jù)的采集。（見圖13）（見圖14）（見圖15）L1|LZL?1234 £

21、;"IM?94.BH1L1（1） = l（圖佝LILZL31（圖 14）B9101112llJl1B02 1BMJHLldh） =1411LZp11H151617IBJ100217072165.371517513J7BLK20） =20（圖 15）LI1312QZ1 zz12329 109.07 90.0?05.7F6?115=26（圖 16）|£1L2M 11|liL2LM1 ILU71.1352.161*12.677zrisiL37.95525.709 lB.SbP i諒茁=321|l1O6）=I（圖 17）（圖 18）（圖 19）以上數(shù)據(jù)列表中L1列表示的是采點(diǎn)的次序

22、，L2列表示的是相應(yīng)點(diǎn)的電導(dǎo)率數(shù)值；圖像的 X軸表示的是采點(diǎn)的次序，Y軸表示的是電導(dǎo)率數(shù)值。（見圖20）（見圖21）（見圖22）p 1 |,01os.1.51i爼明r175.MS-jL1 = * 01 » 05 t « 1L1LZL*12 5 JHfew1B0.2 17072 衍14（圖 20）（圖 21）圖22）以上數(shù)據(jù)列表中L1列表示的是醋酸溶液的濃度，L2列表示的是相應(yīng)溶液的電導(dǎo)率數(shù)值；圖像的 X軸表示的是醋酸溶液的濃度，Y軸表示的是電導(dǎo)率數(shù)值。六、數(shù)據(jù)處理：利用四次方程擬和所繪制的圖像，得到以下結(jié)果：圖像方程式為 Y= -1.438xa "+18。526x

23、a3-90.625xa 2+194.625x+36.321 （見圖 23）（見圖 24）（見圖 25）QuarticReg y=axl1+bx5+.+e a=-1.43845347 b=l8.52569794 c= -90.67801442 d=l94.6254955 le=36.32186502 Qu5irtiGRe9 y=axt*+bx<+& tb=18.52569794 c= -90.67801442 d=194.6254955 e=36.32186502 Ri=.9936984668（圖 23）（圖 24）（圖 25）R2表示擬和圖像與原始數(shù)據(jù)的吻合率。七、實(shí)驗(yàn)的理論解釋

24、：溶液分子中存在著兩種作用力，一種是同分子間的氫鍵（包括水分子與水分子間的作用力，醋酸分子與醋酸分子間的作用力）；另一種則是水分子對(duì)醋酸分子極化作用，使得羧基中的氫氧鍵斷裂而生成水合氫離子及醋酸根。在稀溶液里，由于水占極大多數(shù)，醋酸分子所受作用力以水的極化作用為主，可電離出的 氫離子較多，加入少量醋酸后，雖然影響了水的極化作用，使一部分已電離岀的氫離子重新連回到醋酸根 上（即電離度變?。?，但由于這種影響不大且氫離子本身就不多，因此氫離子的減少不多，而新加入的醋酸 又電離產(chǎn)生更多的氫離子，因此使得氫離子的總濃度反而上升（這里不考慮體積變化）。當(dāng)溶液濃度上升到一定值（此值即氫離子濃度最大且電導(dǎo)率最

25、大的濃度）后，此時(shí)水已不占決大多數(shù)，加入一定量體積的醋 酸對(duì)電離作用的影響大于了新加入醋酸的電離，醋酸分子開始以相互間的氫鍵作為主要作用力，再加上體 積變化較大，使得氫離子濃度趨于變小。七、實(shí)驗(yàn)感想：完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，令我感受頗深的就是，作為學(xué)生，光有知識(shí)是不夠的，還必須將理論付諸于實(shí)踐， 實(shí)踐過程中會(huì)遇到許多知識(shí)以外的問題，比方說我們這次的實(shí)驗(yàn)，首先就必須要有足夠的耐心去面對(duì)來來 去去總是一樣的實(shí)驗(yàn)操作以及計(jì)算機(jī)上幾乎不懂的English，其次就是要有詳細(xì)的計(jì)劃，否則就會(huì)在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)感到不知所措。但這些困難我們不僅都克服了，而且還從中受益匪淺。附注：一 誤差分析：曲線中存在一些不夠光滑的區(qū)段，

26、且線性回歸中也有一些偏差，這主要是所收集數(shù)據(jù) 有所誤差的關(guān)系，經(jīng)過思考和回顧實(shí)驗(yàn)過程，認(rèn)為主要存在以下幾點(diǎn)因素：1. 測(cè)量所用的探頭未洗干凈，存在雜質(zhì)。2. 醋酸易揮發(fā)（尤其在濃溶液中） ，影響了測(cè)量結(jié)果。3. 醋酸溶于水中需要一定時(shí)間，而且還存在一定的溫度變化；在攪拌過程中可能會(huì)導(dǎo)致局部濃度 偏大或偏小，使測(cè)量結(jié)果有一定偏差。4. 計(jì)算機(jī)內(nèi)部所設(shè)置的值不是連續(xù)的，而是有一定的跳躍性，實(shí)際值往往以計(jì)算機(jī)內(nèi)與之最近的 近似值而加以收集，有一定大小變化。二 對(duì)于不同分子的結(jié)構(gòu)差異的想法 在稀溶液中，水分子充斥在醋酸分子周圍，所有臨近的水分子中的氧，因?yàn)殡娯?fù)性大，都會(huì)對(duì)包圍在 中間的醋酸分子中的羧基

27、氫產(chǎn)生力的作用，但由于醋酸分子中甲基的體積比較大，使得兩邊的作用力因?yàn)?距離的差異而相差懸殊，于是羧基氫受力不平衡而易于電離，也易產(chǎn)生氫離子。在濃溶液中，是水分子被 醋酸分子所包圍，水分子中的氧也對(duì)四周的羧基氫產(chǎn)生力的作用，但由于氫離子的體積相對(duì)氧原子來說很 小，作用力受距離的影響小，合力相對(duì)氧原子來說幾乎為零，因此電離作用小 , 不易產(chǎn)生氫離子。上海市七寶中學(xué) 施力爭(zhēng)課題4 研究醋酸溶液PH值與其濃度的關(guān)系（本課題可以在選修課上使用）引子 ：以前去美國學(xué)校參觀的感受告訴我，他們的學(xué)生普遍都有很強(qiáng)的動(dòng)手能力，著實(shí)令我們自愧不如，而TI-83 在收集處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及迅速對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的強(qiáng)大功

28、能至今讓我印象頗深。令人欣喜的是，目前國內(nèi) TI-83 的教學(xué)功能正被逐步得到重視，而各類學(xué)校中 TI-83 的普及率也正逐 漸提高。 在學(xué)校里我經(jīng)?？梢钥吹皆S多同學(xué)圍繞 TI-83 計(jì)算器進(jìn)行研究和討論。 作為研究問題的一個(gè)方式， 我利用TI-83研究了一下醋酸溶液 PH值與其濃度的關(guān)系，整理成文，希望能同大家一起來探討一下，以求 共同進(jìn)步。這個(gè)課題是這樣緣起的，我在書上發(fā)現(xiàn)醋酸溶液的PH值隨著溶液濃度的增大，它的 PH值呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)，翻閱資料了解個(gè)中道理，我對(duì)這個(gè)現(xiàn)象很感興趣，也由于書上并沒有確切詳細(xì)的數(shù)據(jù)，詢問老 師，老師認(rèn)為醋酸溶液的 PH值應(yīng)在1mol/L附近，我便很想親自驗(yàn)證

29、一下。于是就和同學(xué)一起開始研究這 個(gè)課題。以往研究這個(gè)課題可以用的方法是利用 PH計(jì)探測(cè)不同濃度的醋酸溶液的 PH值，繪制曲線得到它們的 關(guān)系。然而一些PH探頭雖然精度很高，卻都有一個(gè)缺點(diǎn)，就是隨著溶液濃度的增高， 它的精度會(huì)隨之下降， 當(dāng)然也就無法達(dá)到這個(gè)實(shí)驗(yàn)的要求。 因而過去醋酸許多高濃度的 PH數(shù)值都只能依靠理論計(jì)算得出。 就目前 大部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備來講，很難依靠?jī)H有的設(shè)備來完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。而相對(duì)的，TI 計(jì)算器卻能彌補(bǔ)這個(gè)不足。TI-83計(jì)算器配有許多探頭，其中的 PH探頭由于上述原因也是無法應(yīng)用于本實(shí)驗(yàn)。但是其中還 有一種電導(dǎo)率探頭，用來測(cè)溶液電導(dǎo)率的變化。由于 Hac= H

30、+Ac-就醋酸溶液而言，每電離一個(gè)氫離子，也就相應(yīng)增加醋酸根離子的濃度，于是也就增加了溶液總離子 的數(shù)目，改變了電導(dǎo)率的數(shù)值，所以電導(dǎo)率與溶液離子的總濃度有關(guān)，也就是說它與PH值之間存在某種關(guān)系。又由于電導(dǎo)率探頭的精度隨著溶液濃度的變化影響不大，因此我們改用電導(dǎo)率探頭對(duì)溶液進(jìn)行研究。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 得到醋酸溶液電導(dǎo)率與其溶液濃度的關(guān)系曲線。2 尋找醋酸溶液PH值的最大點(diǎn)出現(xiàn)在哪個(gè)濃度。 實(shí)驗(yàn)器材：100ml燒杯若干個(gè)，100ml容量瓶若干個(gè)，玻璃棒，膠頭滴管，帶刻度 50ml移液管或50ml酸式滴定 管，50ml酸式滴定管，50ml堿式滴定管，200ml錐形瓶，鐵架臺(tái)及蝴蝶夾，TI-83計(jì)算器

31、及其附帶電導(dǎo)率探頭及CBLo 實(shí)驗(yàn)試劑：已知濃度的濃醋酸，已知濃度的NaOH溶液，酚酞試劑，蒸餾水。實(shí)驗(yàn)過程：設(shè)置TI計(jì)算器一、將CBL與TI用導(dǎo)線連接好，將探頭與 CBL連接好。二、打開TI-83計(jì)算器，按APPS鍵，（見圖1）,選擇程序“ ChemBio ”，按 回車，出現(xiàn)提示框（見 圖 2），繼續(xù)回車，進(jìn)入“ MAIN MENU,（圖 3）選擇“ SETUPPROBE” 出現(xiàn)“ ENTERNUMBEOFPROBES'（圖4），輸入與CBL相連的探頭數(shù)，即輸入“1” ，回車，出現(xiàn)一個(gè)菜單（圖 5），選 擇“ CONDUCTIVITY出現(xiàn)如圖6所示屏幕，繼續(xù)按回車，出現(xiàn)如圖7所示屏幕

32、，這時(shí)輸入連接通道的序號(hào)“1”，按回車，屏幕顯示如圖 8其中第一個(gè)則是沿用存用的數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)，第二個(gè)表 示重新開始做，第三個(gè)回到主菜單。選擇1，岀現(xiàn)如圖9,選擇3,屏幕回到主畫面。選擇 2，COLLECT DATA圖 10），跳出 DATA COLLECTION選擇 3， TRIGGER/PROMPT（圖 11）出現(xiàn)提示 （圖12），等待30秒后，按ENTER現(xiàn)在我們可以開始收集數(shù)據(jù)了。HF i 疋H 2JCBL/CBR fflCheriBicVERNIER SOFTWAREBIOLOGV RNDCHIEMISTRVWITH THE CBLztcollect DRTA8/11/00【ENTER6

33、：RETRIEVEEDATA7：QU ITBES4：VIEW DATA3：maniialmentrv5：FIT CURVE6：RETRIEVE DRTfi 7：QUIT1：_ 0-200 *1CROS2：_ 0100 MGz_1 0-2000 FICS右1 0-1000G/L5：-0-20000MICS6：-0-10000MG/L（圖7）（圖8）（圖9）（圖1）（圖2）（圖3）諏語期MBER OFagu UTE 2：F'H 3：FR 4： CO 5： V0 SCO 7： noHferfhuReESSUFE LCiRIMETERLTAGE NDUCTIMITV RE F RCiBESBE

34、 SURE TO SET i SWITCH ON PROBE.CBL SHOWS ONLY3 SIG. FIQURES.EX-? 1134->113ENTER（圖4）（圖5）（圖6）USE LOIJESTRUfilLABLE CHANNELS.ENTER CHANNEL NUMBER：1iHlONITiDR IF 2：TIME GRAF'H SflTRIGGER/PROMPT 4：TRIGGER 5：SINGLE POINT 6：RETURNPLEASE ALLOI.i.1SVSTEM30 SECONDS TO WARM UF1.ENTER（圖 10）（圖 11）（圖 12）往燒

35、杯中加一定量的溶液，將探頭浸沒于溶液中，等待CBL上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來，按下 CBL上的TRIGGER鍵，出現(xiàn)如圖13,輸入溶液的濃度或采集序號(hào)，接著屏幕出現(xiàn)如圖 14的模樣。選擇1, 改變?nèi)芤簼舛?，然后繼續(xù)像剛才那樣收集數(shù)據(jù)。收集完畢，選擇圖14中的2，STOPMONITOR CBL. FRESS 【TRIGGER ON CBL TO STORE DfiTR.（圖 14）卿ER VALUE2.定性實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在我們往蒸餾水中分批少量的加濃醋酸，并測(cè)其電導(dǎo)率數(shù)值，發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率數(shù)值發(fā)生改變，并成上升趨勢(shì)，繼續(xù)滴加，直到發(fā)現(xiàn)當(dāng)超過某個(gè)電導(dǎo)率數(shù)值時(shí)，溶液的電導(dǎo)率數(shù)值開始下降，（見圖15），記錄此數(shù)（圖 15）值

36、。滴定它的濃度重新做一次，（注意電導(dǎo)率探頭一定要洗凈，以后每測(cè)定好一組數(shù)據(jù)，探頭必須洗凈放好，下不復(fù)述） 發(fā)現(xiàn)當(dāng)電導(dǎo)率再次達(dá)到此數(shù)值時(shí)，停止滴加。取50ml此溶液，用標(biāo)準(zhǔn) NaOH溶液進(jìn)行滴定，得到此溶液的摩爾濃度，我得到的數(shù)據(jù)是 3mol/L。而之前老師告訴我的濃度是1mol/L !我決定用定量的方法重新來驗(yàn)證我的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。驗(yàn)證我們配制了不同濃度的醋酸溶液，其濃度分別是 0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L、 1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L、5mol/L。按照剛才的步驟，對(duì)這些溶液進(jìn)行測(cè)定，得到一組數(shù)據(jù)。下面是利用TI-83得到的數(shù)據(jù)，其中L1是醋酸的濃度，L2是對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)率。（見圖16）（見圖17）nmqL11H 5；1B4.9HJ'（圖 16）LIL£3.5189.6B16