基于可视化VB编程实现酸碱溶液pH值计算
1引言计算机软件在分析化学及其实验教学中的简单应用,已有Exce软件包[1,2]、QBASIC语言[3]、C语言[4]、VB语言编程[5]、CAI软件[6]的报道,然而它的高级应用技术在分析化学及其实验教学中还远未发挥出来·定量化学分析作为大学化学系的专业基础课,其重要性不言而喻·酸碱平衡体系是定量化学分析中最重要的平衡体系之一,以前曾有人做过类似的软件[3],但都在DOS环境下开发,其操作环境使用困难,软件的功能也不多·南开大学及天津医科大学老师在多年从事定量化学分析教学的基础上于2001年在中文版Windows 95操作系统下用Visual Basic 5·0开发了简单易学定量化学分析CAI系列软件的第一部分———酸碱平衡体系[7].由于酸碱滴定及pH计算的实验室方法极其复杂与繁琐,对于多元酸(碱),当二级电离可以忽略时,一般地,人们可以用相关的理论公式进行精确计算[8]·但是,当二级电离不可忽略时,则必须借助计算机手段求解...&
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在众多的分析化学书中，酸碱滴定过程中pH值的变化分为四部分讨论:滴定开始前;滴定开始至化学计量点前;滴定至化学计量点;滴定至化学计量点后。pH值的计算采用4种不同的处理方法，导出了4种不同的数学表达式，这并不能反映滴定过程中任意时刻pH值的精确值。本文根据文献〔’一‘〕总结了酸碱滴定过程中〔H十」与滴定百分数之间的数学表达式。滴定百分数可根据加入的滴定剂的体积求得，虽然由滴定百分数求解[H+」很困难，但通过计算机编程，对于pH值在0一14的范围内，均能由仁H‘」求得相应的滴定百分数，从而建立加人滴定剂体积v与pH值的关系，从而绘制出相应的滴定曲线。1原理当用浓度为Ct，体积为Vt的滴定剂滴定浓度为C，体积为v的样品时，甲=数，表示滴定完成的程度。，其中甲是滴定百分1.1强碱滴定强酸浓度为Cb，体积为Vb的强碱MOH滴定浓度为Ca，体积为Va的强酸HA，在滴定体系中:电荷平衡(CBE): [H‘」+LM‘卜〔A物料平衡(MBE):...&
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酸碱滴定是分析化学教学中的重要内容之一[1～3]。以往的分析化学教材都给予这部分内容较大的篇幅。然而,随着近年来课时数的压缩,这一部分的讲授时间相应减少,内容方面也不得不做取舍。目前,摆在教师面前的一个问题是,如何在较短的时间内让学生充分掌握这一部分的内容。我们认为,为满足新形势下的教学,有必要将一些新的知识引入到酸碱滴定的教学中来。传统的教学内容由于受到诸多因素的影响,常常让人觉得事倍功半。例如,对于每一个酸碱滴定问题,都要从头开始构建质子平衡条件式和电荷平衡式。对于简单体系而言,这种做法能够很好地体现酸碱滴定理论的严谨;而对于复杂体系而言,由于涉及的描述项太多,往往只能简化描述,这又给人一种酸碱滴定依然还是属于经验分析范畴的感觉。又例如,酸碱滴定的教学一直延续以酸碱指示剂判定滴定终点的教学模式,其根源在于在酸碱滴定理论发展的初期,无法对滴定过程在整体上进行严格的描述。这些状况所导致的后果是让学生过多地纠缠于细节方面而不利于他...&
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0引言 在酸碱滴定中,由于酸碱滴定常数(风)这个重要的常数的引人,使得我们可以从用酸碱滴定常数(戈),终点与化学计量点pH之差(△pH),以及化学计量点时反应物的物质的量浓度(%)表示的酸碱滴定终点误差式清楚地看出E,、△pH、凡、c,这四者之间的关系。这样,在酸碱滴定中,利用终点误差式,我们就可以较快地完成:1.计算终点误差;2.计算滴定突跃;3.判断酸碱滴定的准确度。L’,2]这是酸碱滴定中要解决的首要问题。 适合滴定分析的反应必须具备许多条件,其中重要的一个条件就是反应必须定量进行,也即反应的完全程度要高,通常要求达到99.9%以上。从酸碱滴定分析的角度出发,各种滴定体系的滴定反应都可以统一地用滴定常数(严格地说,应该用条件滴定常数)这一种常数来表达反应的完全程度。对于酸碱滴定常数,虽然分析化学的各类教材都有所介绍,但没有非常系统地进行归纳和讨论并将它贯穿于整个教学中。这是由于历史问题造成的川。通常,在化学手册中,没有滴定...&
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酸碱滴定中，由于滴定终点（ep）与化学计量点（sp）不一致而产生的误差，称作终点误差，又叫滴定误差，用TE％表示，即＿＿＿，终点时剩余被测物的物质的量。TE％—--------------------usnX100％.（l）化学计量点时应加入滴定剂的物质的量目前，酸碱滴定误差的计算，大多数以化学计量点时溶液的质子平衡方程（PBE）为依据，然后分析滴定终点时溶液中相关型体浓度的关系，从而求得终点误差［‘·’j.这种方法尽管简单，但对于初学者来说，不易于理解和接受.本文根据滴定终点时溶液中的物料平衡方程（MBE）和电荷平衡方程（CBE），直接推导出酸碱摘走误差的计算公式，处理方法简单明了，结论可靠，易于理解和掌握.l计＄方法l.l强酸碱的满定l.1.1强酸的滴定设用浓度为Cbmol·L-‘、体积为VhmL的NaOH，滴定浓度为Camol·L-‘、体积为VmL的HCI，终点时，其中，八。表示终点时的溶液的体积，Ca’表示终点时未被Na...&
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1引言酸碱滴定法作为最重要，应用最广泛的基本滴定分析方法之一，是分析实验中的一种基本手段。因此，如何更好地掌握这一实现方法，就成了一个重要问题。实验室中的滴定操作是反映实验现象和实验结果，对于实验过程中的数值变化则没有具体体现。而且，学生常常因为操作不熟练，滴定终点把握不当，以及忽视一些操作细节，从而导致实验出现较大的误差。针对这一情况，我在计算机中进行酸碱滴定模拟实验。2方法概要将计算机的屏幕看作是一个待定的盐酸及醋酸的混合酸溶液，把键盘看成是滴定管，每次从中滴人氢氧化钠溶液，采用酚酞作指示剂，输出设备看作是指示讯号。待定混合酸溶液中：盐酸浓度为Q；（M），醋酸浓度为Q。（M）。其值由计算机中采用随机函数产生，范围在0．05～0．15（M）之间。滴定液氢氧化的浓度A；由用户自己输人，每次滴人V（ml）。每滴人一滴氢氧化钠溶液后，计算机自动计算溶液的pH值，并判断指示剂的显色，然后由用户判断是否达到终点。未到终点显示为白色，到达...&
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溶液的酸碱性,PH值的计算,酸碱中和滴定17
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高二化学第五讲
溶液的酸碱性,PH值的计算,酸碱中和滴定17
第五讲溶液的酸碱性，PH值的计算，酸碱中和滴定；考点一，溶液的酸碱性；溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)；例1，PH=7的溶液一定呈中性吗？PH&7；例2，下列溶液一定显酸性的是；A，PH&7的溶液B，c(H+)=c(OH；考点二，PH的稀释规律及一强一弱的比较（一）PH；例3,1mLPH=5的盐酸，加水稀释到10mLP；例4,1m
溶液的酸碱性，PH值的计算，酸碱中和滴定考点一，溶液的酸碱性溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和 c(OH-)的相对大小。 （1）酸性溶液：c(H+ c(OH-)，常温下，7。 （2）中性溶液：c(H+ c(OH-)，常温下，7。 （3）碱性溶液：c(H+ c(OH-)，常温下，7。例1，PH=7的溶液一定呈中性吗？ PH&7的溶液一定呈酸性吗？例2，下列溶液一定显酸性的是A，PH&7的溶液
B，c(H+)=c(OH-)的溶液
C，c(H+)&c(OH-)的溶液
D，c(H+)=1×10-7mol?L-1考点二，PH的稀释规律及一强一弱的比较 （一） PH的稀释规律例3,
1mLPH=5的盐酸，加水稀释到10mL PH=
，加水稀释到100 mL，PH
1mLPH=9的NaOH溶液，加水稀释到10mL ，PH=
，加水稀释到100 mL，PH
1mLPH=5的H2SO4溶液，加水稀释到500倍 ，则稀释后c(SO42-)与c(H+)的比值为。（二） 一强一弱的比较（1）等物质的量浓度的盐酸与醋酸物质的量浓度相同的强酸和弱酸稀释相同倍数，强酸的PH值增大得快。若加水稀释到相同PH，强酸加水多。（2）等PH的盐酸与醋酸，加水稀释相同倍数，强酸的PH变化大，若加水稀释到相同PH，弱酸加水多考点三，溶液PH的计算 （一）单一溶液的PH的计算pH = - lgc(H+)
pOH = - lgc(OH-)(二)、两溶液混合后PH值的计算nI(H?)?nII(H?)VI?VII（1）酸I+酸II
nI(OH?)?nII(OH?)VI?VII（2） 碱I+碱II
[OH-] =（3） 酸I+碱II完全中和：[H+] = [OH-] = 1?10mol/L?7nI(H?)?nII(OH?)VI?VII酸过量：
nI(OH?)?nII(H?)VI?VII碱过量：[OH-] = 例6， 求下列溶液的PH（常温条件下）（已知lg2=0.3） （1）0.005 mol?L-1的H2SO4溶液 （2）已知CH3COOH的电离常数 Ka=1.8×10-5，0.1 mol?L-1的CH3COOH溶液（3）0.1 mol?L-1的NH3?H2O溶液（NH3?H2O的电离度为0.1%）（4）将PH=8的NaOH与PH=10的NaOH溶液等体积混合（5）常温下，将PH=5的盐酸与PH=9的NaOH溶液以体积比11:9混合（6）将PH=3的盐酸与PH=3的H2SO4溶液以等体积混合（7）0.001 mol?L-1的NaOH溶液（8）PH=2的盐酸与等体积的水混合（9）PH=2的盐酸加水稀释到1000倍例7，在某温度时，测得0.01 mol?L-1的NaOH溶液的PH=11.（1）该温度下水的离子积常数Kw （2）在此温度下，讲PH=a 的NaOH溶液Va L与PH=b 的硫酸Vb混合。
A，若所得混合液为中性，且a=12，b=2，则Va：Vb
B，若所得混合液为中性，且a+b=12， 则Va：Vb考点四，中和滴定仪器及指示剂的选择例8．实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下甲基橙：3.1～4.4 石蕊：5.0～8.0 酚酞：8.2～10.0；用0.100 0 mol?L NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述中正确的是（
）A．溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂 B．溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂 C．溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂 D．溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂－1考点五，酸，碱中和滴定的误差分析及数据处理例9．使用酸碱中和滴定法测定市售白醋的总酸量(g/100 mL)。Ⅰ.实验步骤： (1)配制100 mL待测白醋溶液。量取10.00 mL食用白醋，注入烧杯中用水稀释后转移到________(填仪器名称)中定容，摇匀即得。(2)用________取待测白醋溶液20.00 mL于锥形瓶中，向其中滴加2滴________作指示剂。(3)读取盛装0.100 0 mol?L1 NaOH溶液的________(填仪器名称)的初始读数。如果液面位置如图所示，则－此时的读数为________mL。(4)滴定过程中，眼睛应观察________。滴定终点后记录NaOH溶液的终点读数。再重复滴定3次。Ⅱ.实验记录Ⅲ.数据处理与讨论： (1)甲同学在处理数据时计算得：平均消耗的NaOH溶液的体积V＝[(15.95＋15.00＋15.05＋14.95)/4]mL＝15.24 mL。 指出他的计算的不合理之处：________________________________________________________________________。按正确数据处理，可得c(市售白醋)＝________mol?L1；市售白醋总酸量＝________g/100 mL。－(2)乙同学仔细研究了该品牌白醋的标签，发现其中还含有苯甲酸钠作为食品添加剂，他想用资料法验证醋酸与苯甲酸钠不会发生离子互换反应，需查找在一定温度下的醋酸与苯甲酸的________(填写序号)。 a．pH b．沸点c．电离常数d．溶解度(3)在本实验的滴定过程中，下列操作会使实验结果偏大的是________(填写序号)。a．未用标准NaOH溶液润洗滴定管b．锥形瓶中加入待测白醋溶液后，再加少量水 c．锥形瓶在滴定时剧烈摇动，有少量液体溅出 d．标准滴定管滴定前有气泡，滴定后无气泡 e．滴定前仰视，滴定后平时 f．锥形瓶用待装液润洗了例10．氧化还原滴定实验同中和滴定类似(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之)。现有0.001 mol?L－＋－1酸性KMnO4溶液和未知浓度的无色NaHSO3溶液。反应的离子方程式是2MnO4＋＋－－5HSO3＋H===2Mn2＋5SO24＋3H2O。 请完成下列问题：(1)该滴定实验所需仪器有下列中的______________。A．酸式滴定管(50 mL) B．碱式滴定管(50 mL)C．量筒(10 mL) D．锥形瓶 E．铁架台 F．滴定管夹 G．烧杯 H．白纸 I．胶头滴管 J．漏斗(2)不用____________(填“酸”、“碱”)式滴定管盛放酸性KMnO4溶液，试分析原因________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)本实验________(填“需要”或“不需要”)使用指示剂，理由是________________________________________________________________________。(4)滴定前平视KMnO4液面，刻度为a mL，滴定后俯视刻度为b mL，则(b－a) mL比实际消耗KMnO4溶液体积________(填“多”或“少”)，根据(b－a)mL计算得到的待测浓度比实际浓度________(填“大”或“小”)。家庭作业：1．求下列溶液的pH：（1）某H2SO4溶液的浓度是0?005mol/L ①求此溶液的pH②用水稀释到原来体积的100倍③再继续稀释至104倍（2）pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合（3）pH=10和pH=12的两种NaOH溶液等体积混合（4）pH=12的NaOH和pH =4的HCl等体积混合2．在25℃时，有pH为a的盐酸和pH为b的NaOH溶液，取VaL该盐酸，同该NaOH溶液中和，需Vb LNaOH溶液，填空：（1）若a+b=14，则Va:Vb=___________（填数字）。 （2）若a+b=13，则Va:Vb=____________（填数字）。 （3）若a+b&14，则Va:Vb=_____________（填表达式），且Va_______ Vb（填：&、&、=）（题中a≤6、b≥8）。 3．常温下，将pH?8的NaOH与pH=10的NaOH溶液等体积混合后，溶液中氢离子浓度最接近（
）1(1?10?8?1?10?10)mol(1?10?8?1?10?10) A. 2
B.C.(1?10?14?5?10?5)L
D.2?10?10 4．中和相同体积，相同pH的Ba(OH)2、NaOH和氨水三种溶液所用相同浓度的盐酸体积分别为V1、V2和V3，则………………………………………………………………………………………………（
） (A)V3＞V1＝V2
(B)V3＞V2＞V1
(C)V1＞V2＞V3
(D)V3＞V1＞V2 5．回答下列有关标准氢氧化钠溶液滴定待测盐酸的问题。（1）盛放待测盐酸的锥形瓶下方垫一张白纸的作用是__________________________________。 （2）用酚酞作指示剂滴定到达终点时，溶液的颜色变化是______________________________。 （3）有下列错误操作分别对测定结果有何影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)① 碱式滴定管用蒸馏水洗净后，未经标准溶液润洗就注入标准氢氧化钠溶液____________。 ② 用酸式滴定管量取待测酸液前，尖嘴部分有气泡，量取过程中气泡消失_______________。③ 滴定前，读碱液体积时视线低于碱式滴定管中的液面，滴定后读碱液体积时，视线高于碱式滴定管中的液面________________。④ 锥形瓶用待测酸液润洗两次______________。（4）如果用甲基橙代替酚酞作指示剂，此时所得盐酸浓度的测定值比用酚酞作指示剂测出的稍大还是稍小？___________。6．用同一标准酸溶液通过酸碱中和滴定的方法测定某未知浓度的NaOH溶液时，可选用两种不同方法。 A法：将一定体积未知浓度的NaOH溶液放入锥形瓶中，用标准酸溶液进行滴定； B法：将一定体积的标准酸溶液放入锥形瓶中，用未知浓度的NaOH溶液进行滴定。 （1）A法必须使用______________滴定管，B法必须使用_______________滴定管。（2）进行酸碱中和滴定时，接近滴定终点时溶液的颜色最好由浅变深，便于准确判断滴定终点。据此分析，A法最好选用____________作指示剂，B法最好选用____________作指示剂。包含各类专业文献、文学作品欣赏、行业资料、幼儿教育、小学教育、生活休闲娱乐、外语学习资料、中学教育、应用写作文书、高二化学第五讲
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酸碱滴定法
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内容提示：在电解质溶液中,由于离子之间以及离子与溶质之间存在相互作用,使得离子在化学反应
用量过多,会使终点变色迟钝,且指示剂本身也会多消耗滴定剂; 用量太少,颜色变化
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