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[CAVEDU化學小教室] pH值知多少?運用類比式酸鹼感測模組,讓滴定實驗更精準!!

照片改編自pixabay下載的兩張圖片,蒙允免費使用,特此致謝。

炎炎夏日,小編手刀衝進公司附近的7-11,準備好好解一解身體的渴。然而,打開擺放飲料的冰櫃才發現,原來光是礦泉水就有那麼多品牌,而且許多都標榜自己是鹼性水(重點是賣得比較貴)。但是,究竟這些礦泉水是否真為鹼性呢?所以啦,今天CAVEDU化學小教室第一天開張,就是要教讀者們「酸鹼滴定實驗」,這樣就可以測量所喝的飲料,到底是酸還是鹼。

作者/攝影

撰寫:宗諭

攝影:鈺莨、pixabay

文章分類
時間
成本
難度
材料表
  • 蒸餾水

  • 筆記型電腦*1

  • LinkIt 7697或Arduino系列開發板*1

  • 類比式酸鹼感測模組*1

  • 滴定管*1

  • 錐形瓶*1

什麼是酸鹼滴定實驗?

酸鹼滴定實驗的主要原理,主要是利用已知濃度的鹼或酸溶液,透過滴定的方式,測量出未知濃度溶液的酸鹼值。

圖1

 

實驗會使用哪些裝置?

1.滴定管

裝酸性溶液時,多使用玻璃材質;盛裝鹼性溶液時改用鐵氟龍材質,因鹼性溶液會腐蝕玻璃。

 

2.錐形瓶/燒杯

為什麼用錐形瓶會更好呢?因為錐形瓶形狀上窄下寬,當滴入酸或鹼溶液時,液體比較不會噴濺至外面。若是沒有錐形瓶,亦可使用燒杯,但要特別注意液體的噴濺。

 

3.類比式酸鹼感測模組

在一般酸鹼滴定實驗中,會在下方的錐形瓶或燒杯中加入酸鹼指示劑,作用是當酸鹼指示劑變色時,即達到「滴定終點」,表示氫離子(H+)的ml數剛好等於氫氧根離子(OH-)的ml數,完全反用成為水。然而,在此我們使用「類比式酸鹼感測模組」,也是這次實驗的特點。當我們使用「類比式酸鹼感測模組」,便能透過開發板及筆電,更精準測量出每一段實驗時間內pH值的變化。同時,由於我們測量出的是明確的數字,所以,在記錄上會更加精準,並可作為日後實驗的參考。(若欲購買類比式酸鹼感測模組,請洽機器人王國。)

圖2

 

4.LinkIt 7697開發板或Arduino系列開發板

主要是作為感測裝置的類比式酸鹼感測模組,必須連接至開發板,開發板再連接至電腦,才能將感測到的酸鹼值上傳至電腦進行觀測。

 

5.筆記型電腦

作為觀測酸鹼值之用。須在筆電上安裝好Arduino IDE,因為我們會透過這個程式,打開Serial port監測酸鹼值。

 

6.蒸餾水

主要用來清洗實驗器具

 

實驗步驟:

1.以鹼滴定酸:

  • 滴定管中置入鹼液;

  • 錐形瓶/燒杯中置入酸液;

  • 把類比式酸鹼感測模組連接好開發板及電腦;

  • 將類比式酸鹼感測模組置入錐形瓶/燒杯中的溶液;

  • 觀察pH值的變化,以及當達到滴定終點pH 7時,記錄下滴定液體體積為多少。

圖3

 

2.以酸滴定鹼:

  • 滴定管中置入酸液;

  • 錐形瓶/燒杯中置入鹼液;

  • 把類比式酸鹼感測模組連接好開發板及電腦;

  • 將類比式酸鹼感測模組置入錐形瓶/燒杯中的溶液;

  • 觀察pH值的變化,以及當達到滴定終點pH7時,記錄下滴定液體體積為多少。

圖4

 

實驗結果:

1.以鹼滴定酸:

記錄下滴定過程中pH值的變化,可得出類似下面的圖表:

圖5

 

2.以酸滴定鹼:

記錄下滴定過程中pH值的變化,可得出類似下面的圖表:

圖6

 

需要注意的事情:

  1. 類比式酸鹼感測模組是利用置入pH 7的穩定溶液中,進行參數校正。

  2. 水溫要設定。如果水溫沒有設定好,pH值會偏移。所以在進行滴定實驗時,需要準備一個比較準的溫度計。

 

經過這次酸鹼滴定實驗,相信讀者們對於酸鹼混合時的現象,以及當加入的鹼性液體或酸性液體體積漸多時,pH值的變化情形有更深入了解。下一次,若是有富教育意義的化學實驗,我們再跟大家分享。See you!

 

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