投稿類別 : 化學類篇名 : 強鹼滴定檸檬酸的實驗結果與其實際的酸鹼值作者 : 林家民光復高中高三 2 班王力瑋光復高中高三 2 班王家瑜光復高中高三 1 班指導老師 : 林恩瑋老師

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靴豚雍
5 years ago
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2 壹前言一研究動機生活中常常都可以在許多地方看到檸檬酸的蹤影, 無論是添加於飲料餐廳擺盤廁所除臭甚至是菜餚的調味, 都是不可或缺的重要角色然而也不妨聽到有許多人怕酸, 對檸檬避之而唯恐不及也因如此, 不禁讓人好奇究竟這一顆小小的青檸中到底隱藏什麼神奇的秘密? 而我們又是否能利用簡單的實驗檢測檸檬酸的酸度? 二研究目的希望藉由簡單的方式探索實驗結果, 並探討其實際酸鹼值 ph 與理論數值的落差計算出最接近實際值的結果, 並以科學的方法解釋差異的原因三研究方法詢問化學老師讀熟課本內容, 擁有先備知識上網收尋有用的資料參考化學類書籍進行酸鹼滴定實驗最後經過詳細的歸納和整理, 找出欲探討事物的內容貳正文一進行實驗 ( 一 ) 所需用品 : 200mL 燒杯兩個酚酞指示劑適量乳膠手套一雙氫氧化鈉滴定管滴定管架錐形瓶青檸檬原汁(已過濾) ( 二 ) 過程 : 戴上手套, 將滴定管架在滴定管架上, 並配置 0.2M 氫氧化鈉 10mL, 滴入酚酞指示劑後放入錐形瓶中再將足量且過濾後的青檸原汁放入滴定管中, 一切都準備好後便可開始滴定酸鹼滴定時, 當酸所消耗氫離子莫耳數等於鹼所消耗氫氧根離子莫耳數, 此時稱為當量點 ( 高瞻自然科學教學資源平台,2011) ( 三 ) 公式 : C1V1=C2V2 其中 c 為溶液濃度,V 為溶液濃度 1

ph=-log10[h + ] ( 四 ) 計算 : 濃度 x 體積 = 濃度 x 體積氫氧化鈉濃度( M ) 氫氧化鈉體積( ml ) 檸檬原汁體積( ml ) 檸檬原汁濃度( M ) 第一次 0.

48 圖一 : 實驗數據 ( 圖一資料來源 : 研究者繪製 ) 0.2 ( M ) x 10 ( ml ) = M x 4.2 ( ml ) M 0.48 ( M ) 即, 檸檬酸中的 [H + ]=0.

3 ph=-log10[h + ] ( 四 ) 計算 : 濃度 x 體積 = 濃度 x 體積氫氧化鈉濃度( M ) 氫氧化鈉體積( ml ) 檸檬原汁體積( ml ) 檸檬原汁濃度( M ) 第一次第二次第三次第四次平均圖一 : 實驗數據 ( 圖一資料來源 : 研究者繪製 ) 0.2 ( M ) x 10 ( ml ) = M x 4.2 ( ml ) M 0.48 ( M ) 即, 檸檬酸中的 [H + ]=0.48 ( M ) ph=-log ( 五 ) 實驗過程圖二 : 實驗材料圖三 : 實驗過程 ( 圖二資料來源 : 研究者拍攝 ) ( 圖三資料來源 : 研究者拍攝 ( 六 ) 實驗結果 : 青檸檬的酸度為 ph 0.32 (胃酸 ph 2 ) 2

006 莫耳 / 公升, 檸檬酸為多質子酸, 需分三次討論圖三 : 檸檬酸結構 C6H8O7 (圖三資料來源 :google 圖片) 第一次 H3C6H5O7 H2C6H5O7

4 圖四 : 各種物質的酸鹼比較 (圖四資料來源 :google 圖片 ) 二理論根據資料, 多質子酸中的各個氫離子是逐步游離出來的 (陳義忠選修化學 ( 上 ) 講義), 若某酸可解離出二個以上之氫離子, 則稱為多質子酸或多元酸 (選修化學課本上冊) 一顆青檸檬的檸檬酸濃度約為莫耳 / 公升, 檸檬酸為多質子酸, 需分三次討論圖三 : 檸檬酸結構 C6H8O7 (圖三資料來源 :google 圖片) 第一次 H3C6H5O7 H2C6H5O H + 第二次 H2C6H5O7 - HC6H5O H + 第三次 HC6H5O7 2- C6H5O H + Ka1= 8.7 x 10-4 Ka1= 1.8 x 10-5 Ka1= 4.0 x 10-6 其中 Ka 為解離常數 3

5 若化學方程式為 HA ( aq ) H + ( aq ) + A ( aq )則解離常數 Ka = H + A / HA 第一段 H3C6H5O7 H2C6H5O H + 初濃度變化量 AX + X +X 末濃度 X + X + X 第二段 H2C6H5O7 1- HC6H5O H + 初濃度 X X 變化量 Y +Y + Y 末濃度 X Y +Y X + Y 第三段 HC6H5O7 2- C6H5O H + 初濃度 Y X + Y 變化量 - Z + Z + Z 末濃度 Y Z + Z X + Y+ Z 相同的離子達到平衡時, 濃度相同, 而且濃度需同時符合下列式子 Ka1= 8.7 x 10-4 = H + H2C6H5O7 1 / H3C6H5O7 Ka2= 1.8 x 10-5 = H + HC6H5O7 2- / H2C6H5O7 - Ka3= 4.0 x 10-6 = H + C6H5O7 3- / HC6H5O7 2-4

6 由於 0.006» X, 且 Ka1» Ka2» Ka3, 所以 H3C6H5O7 解離出的 [H + ] 幾乎都是由第一段供應, 即 X» Y» Z [H3C6H5O7]= X ( M ) [H + ] = X + Y + Z X Ka1 = 8.7 x 10-4 = ( X + Y+ Z )( X Y ) / ( X ) X 2 / = 8.7 x 10-4 X ( M ) ph= log 即,pH=2.7 參結論透過實驗得知, 我們是無法從一般的酸鹼滴定實驗求得檸檬的實際酸鹼值這是因為檸檬酸屬於弱酸, 為三質子酸, 在水中會解離出三個氫離子, 又因弱酸在水中解離程度低, 只會有部分的 [H + ] 解離若使用酸鹼中和滴定法卻會將弱酸中全數的 [H + ] 完全用盡如文中數據得知, 若使用滴定法, 計算出的 [H + ] 濃度必定會有嚴重的誤差, 甚至會較實際值多出數倍檢測弱酸的酸鹼度時, 我們反覆實驗以減少誤差, 並且仔細分析和探討實驗結果而這些方法雖然繁瑣, 但卻更加的精確, 雖然複雜, 但卻更貼近真實透過這次的實驗, 我們也對檸檬酸有更進一步的了解, 希望在未來能運用在生活上, 將它的功用發揮到最大肆引註資料圖二資料來源 2018 年 11 月 01 日, 取自 jz8qx-xjcwdw&q=%e6%aa%b8%e6%aa%ac%e9%85%b8%e7%b5%90%e6%a7%8b&oq=%e 6%AA%B8%E6%AA%AC%E9%85%B8&gs_l=img i39k1j0l c.1j4.64.img i24k1.0.46cXtJJ28gA 圖三資料來源 2018 年 11 月 01 日, 取自 nms&tbm=isch&sa=x&sqi=2&ved=0ahukewjgzvq4hqneahurw1qkhejhbxwq_auidigb&biw=160 0&bih=758 陳義忠選修化學 ( 上 ) 講義 2018 年 11 月 01 日, 取自 5

7 普通高級中學選修化學上冊龍騰文化事業股份有限公司( 2017 年 2 月三版二刷) 高瞻自然科學教學資源平台 (2011) 2018 年 11 月 01 日, 取自 6

(Microsoft PowerPoint - B14 \273\304\252\272\272w\251w [\254\333\256e\274\322\246\241])

$(Microsoft PowerPoint - B14 \273\304\252\272\272w\251w [\254\333\256e\274\322\246\241])$ LOGO http://www2.thu.edu.tw/~orlab 原理標定 NaOH: 得 NaOH 的正確濃度 NaOH + KHC 8 H 4 O 4 H 2 O + NaKC 8 H 4 O 4 公式 : V = W KHP:KHC 8 H 4 O 4 (s)( = 204.22 /mol) V() NaOH = 1000( ) L W KHP () 204.22( ) mol www.themeallery.com

投稿類別 : 化學類 篇名 : 強鹼滴定檸檬酸的實驗 結果與其實際的酸鹼值 作者 : 林家民 光復高中 高三 2 班王力瑋 光復高中 高三 2 班王家瑜 光復高中 高三 1 班 指導老師 : 林恩瑋老師

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