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【高中化学】用pH传感器探究盐酸滴定碳酸钠溶液


在《高中化学必修一》的学习中,我们学习了碳酸钠相关的知识。


那么,用盐酸滴定碳酸钠会产生怎么样的实验效果呢?小队长带你一探究竟!

一、设计思路

通过学习相关知识,我们知道碳酸根在溶液中结合H+是分步进行的,也就是说溶液的CO32-先和H+反应生成HCO3-,之后HCO3-再和H+反应生成H2CO3进而分解为CO2H2O。用离子方程式可以这样表示:

1CO32-+H+=HCO3-

2HCO3-+H+= H2O+CO2 ↑

  那我酸来滴定碳酸溶液会出两个滴定突越,实验是否如此呢?本实验我们用pH传感器一探究竟。

二、实验原理

    标准状态下H2CO3的一级解离常数为Ka=4.45 ×10-7,二级解离常数为Ka=4.69 ×10-11 根据酸碱质子理论可知CO32- HCO3-属于质子碱,且CO32-的碱性大于HCO3-,所以当溶液中存在H+时,CO32-会先和H+反应生成HCO3-,然后HCO3-再和H+反应生成H2CO3。如果用盐酸滴定碳酸钠溶液,会出现两个滴定突越。

三、实验流程

【实验用品】

实验试剂:0.1molL的盐酸、0.1molL的碳酸钠溶液。


实验仪器:滴数传感器、pH传感器、数据采集器、计算机、Logger pro软件、烧杯(100ml)、量筒(100ml)、磁力搅拌站、磁子、胶头滴管。


【实验步骤
1. 将数据采集器、pH传感器、滴数传感器相连接,打开“LoggerPro” 软件。
2. 用100mL量筒量取20mL0.1mol/L的碳酸钠溶液放入洗净的 100ml 烧杯中,在烧杯中加入磁子。




3. 将100ml 烧杯磁力搅拌站上,调整pH传感器的位置,如下图所示,搭建实验装置。


4. 开始采集数据。在滴管中加入足量0.1mol/L的盐酸,等待pH示数稳定,打开滴管旋钮,开始滴定。 


5. 待示数稳定,滴入体积约为40ml时停止采集。

6. 保存实验数据,清洗仪器,整理桌面。

四、实验现象

1. 观察曲线可以发现,溶液pH不断下降,且中间出现两个突越。



2. 曲线在经过第一个突越点之后,能够明显看到溶液中有气泡冒出。



五、问题讨论


第一突越点:在第一突越点之前,溶液中的CO32-会先和H+反应生成HCO3-,在第一突越点时,溶液中的CO32-几乎全部变成HCO3-

用离子方程式表示为:CO32-+H+=HCO3-

第二突越点:在第一突越点和第二突越点之间,溶液中的HCO3-H+反应生成H2CO3进而分解为CO2H2O。所以此阶段会看到大量气泡。用离子方程式表示为:HCO3-+H+= H2O+CO2 


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