基于手持技术的二元弱酸盐离子平衡实验设计

龚迪 黄香 王真真 毕建洪 合肥师范学院 化学与化学工程学院 230601

“二元弱酸盐溶液离子平衡”是高中选修四的内容，涉及水解和电离平衡，是本章的重点内容。“二元弱酸盐溶液离子平衡”知识点是抽象性知识点，对学生思维要求较高，仅利用传统教学方式进行教学的话，学生理解起来有一定的困难，为帮助学生更好的掌握该部分内容，本文利用手持技术实验选取两个实验案例进行实验教学案例设计，以期对教师教学和学生学习提供一定帮助。

一、实验用品及原理

邻苯二甲酸氢钾（potassium acid phthalate）固体，浓盐酸，去离子水, 0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L氢氧化钠和盐酸溶液，数据采集器（LabQuest mini data interface system），pH传感器（pH sensor），计算机及配套软件，磁力搅拌器（magnetic stirring apparatus），两用滴定管。

实验原理：

实验装置图同图1。

二、实验过程

1）配制0.05mol/L邻苯二甲酸氢钾溶液，连好装置，打开软件。

2）分别取两份100mL去离子水、邻苯二甲酸氢钾溶液倒入四个烧杯中。

3）将pH传感器依次放入两种溶液中（每次放入前校准传感器），向两用滴定管装满0.1mol/L NaOH，开始滴定时，同时点击软件的启动按钮记录实验数据。

4）步骤同上，盐酸滴定溶液。

图2 氢氧化钠、盐酸滴定曲线

三、实验数据及分析

实验曲线图如右图2，数据分析：分析滴加碱的一组数据可知，两种等体积的溶液在加入相同量的氢氧化钠后，pH变化显著不同，说明两种溶液对于加入的碱的缓冲效果不同，其中去离子水明显对于加入的氢氧化钠无缓冲能力，而邻苯二甲酸氢钾溶液能有效对加入的氢氧化钠溶液产生缓冲作用，这是因为邻苯二甲酸氢钾溶液能够与碱发生反应。相应的，通过分析滴加酸的一组数据我们得知，加酸时，去离子水溶液的pH呈直线下降，说明其对加入的盐酸溶液无缓冲作用，而邻苯二甲酸氢钾溶液能有效对加入的盐酸溶液产生缓冲作用，而且，通过实验图像以及数据分析可知，邻苯二甲酸氢钾溶液的缓冲能力位于4.6—8.8。

综上，在高中化学知识中，选修四的知识主要是讲述某个化学现象的本质原因、原理是什么，对学生来说具有挑战性，本文中摒除以前的传统教学方式，用时代前沿技术手持技术实验与传统教学方式结合，有效锻炼学生实验能力，掌握前沿技术的操作方法，能够培养出顺应时代需要的人才。