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1、传感器技术测定食醋总酸度一、实验教学目标初步学会用传感器技术测定食醋中的总酸量；学会引导并组织学生用传感器 技术测定食醋中的总酸量。二、实验原理 食醋中的主要成分是醋酸，此外还有少量的乳酸等有机酸，醋酸是弱酸，用 传统的pH试纸或酸度计测定食醋中的总酸量，总是要比试剂浓度低，误差很大。 本实验将使用传感器技术来测定食醋中的总酸量，该方法不怕待测物中的颜色干 扰，测定即快又不用加指示剂。pH传感器利用能斯特原理。pH传感器是用来检测被测物中氢离子浓度并转 换成相应的可用输出信号的传感器，通常由化学部分和信号传输部分构成。 pH 传感器利用能斯特（NERNST）原理。待测的食醋中醋酸及其他有机酸可
2、换算为醋酸总量，都可以被标准的强碱NaOH溶液滴定：C V =C V 。用化学方程式表示为：待测 待测 标准 标准CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O 当溶液中的电解质含量恒定时，电导率亦恒定，当生成难电离物质时，电导率下 降，pH传感器就是把电信号转化为化学信息来测定其中的总酸度的。当溶液的电解质含量恒定时，电导率亦恒定，当生成难电离物质时，电导率 下降，pH传感器就是把电信号转化成化学信息来测定其中的总酸度的。传感器简介：传感器是一系列根据一定的物理化学原理制成的物理化学量的 感应工具，它能把外界环境中的某个物理化学量的变化以电信号的方式输出，再 经过数据模拟装置
3、转化成数据或图表的形式在数据采集器上显示并储存起来。中 学化学教学中进行科学探究常用到的传感器有温度传感器、pH传感器、溶解氧 传感器、电导率传感器、光传感器、压力传感器、色度传感器等。传感器技术的 特点：便携、实时、准确、综合、直观。三、仪器、材料与试剂GQY 数字实验室教学设备（由数据采集器、 pH 传感器、 pH 复合电极、液滴计数器、光电门传感器组成）。50ml 酸式滴定管，恒温定时磁力搅拌器，铁架台。 100ml 量筒， 100ml 烧杯，0.1000mol/L NaOH标准溶液，有色食醋，原液，蒸馏水，pH=4.00和pH=9.18 的缓冲溶液。四、实验内容1、连接设备采集器与传感
4、器， 2 号接口连接光电门传感器， 3 号接口连接 pH 传感器 光电门传感器红色线一端连接液滴计数器，黑色线接一光电门，调节光电门传感 器为计数模式（第 1 个和第 3 个灯同时亮）。2.设备操作（1）开启采集器（2）传感器标定在采集器3号传感器接口上连接好pH传感器（注意：此时需断开光电门传 感器与数据采集器的连接），开机后，点击右下角“系统设置”，选择系统设定里 头的“探头标定”选项，并点击“探头校准工具”按钮，点击“建立连接”按钮（点击 后变灰色，显示连接成功，即可开始标定）。标定的操作步骤： 拔开电极上部的橡胶塞，使小孔露出。否则在进行校正时，会产生负压， 导致溶液不能正常进行离子交
5、换，使测量数据不准确。 将电极取出，用滤纸把电极上残留的保护液吸干。将点击放进pH=4.00（邻 苯二甲酸氢钾）的缓冲液中，点击采集器上的 pH=4.00 下的“开始标定”按钮， 510秒后，点击“结束标定”。 将电极放在盛有蒸馏水的烧杯内，清洗后把电极从盛蒸馏水的烧杯内拿出 来，用滤纸把电极上残留的蒸馏水吸干。稍后将电极放进pH=9.18 （四硼酸钠） 的缓冲液中，点击采集器上pH=9下的“开始标定”按钮，510秒后，点击“结束 标定”。最后点击一次“写标定值”。 验证标定：标定完成，进入传感器测量界面，将探头放入pH=6.86 （混合 磷酸盐）的溶液中，检测标定是否成功。读书稳定后观察读数
6、在6.707.00之间 即可认为标定比较准确，否则应重新标定。注意事项：pH电极使用一段时间后，不对称电位将会发生很大变化，故必 须定期校准。用pH缓冲溶液标定是为了消除不对称电位的影响。数据采集器关机或重启后，pH传感器须重新标定。（3）滴定准备及滴定操作步骤 退出开机界面，点击“通用”，进入通用实验界面，点击左上角“打开模板”， 依如下路径选择实验：打开模板一SDMEM实验模板一化学实验一酸碱中和滴 定一酸碱中和滴定（xmlp文件），进入滴定实验界面。 检查传感器是否正常连接：当传感器正常连接时，对应的传感器接口指示 灯亮。当点击开始实验时，传感器接口指示灯为闪烁状态，通过此指示灯可判断
7、传感器是否正常工作。 长按光电门传感器上按钮， 3 个灯同时亮时放开清零数据。 注意事项：光电门应放在空处，不被任何物体挡光。滴定前长按光电门传感器上按钮清零数据，清零数据时不要更改模式。 在盐酸一栏中输入烧杯中 NaOH 溶液的浓度，在待测液体积一栏中输入 烧杯中NaOH溶液的体积。 点击“开始/停止”按钮，开始实验。打开磁力搅拌器（最好在实验开始前 调好位置或打开，不要让磁子在转动时碰到传感器电极），然后转动酸式滴定管 旋钮，让滴定管中溶液以不连续状态滴入烧杯中。注意事项：1、滴定开始后注意“滴定体积”一栏中有无体积变化，同时在“pH” 一栏会开始显示pH值。如溶液已开始滴入烧杯，而“滴定
8、体积”一栏无数据，则 说明液滴通过计数器时未引起变化，需要调节装置，让液滴通过计数器挡光孔， 并更换溶液清除数据重新开始实验。如果“pH”一栏数据不变或为非数字时，说 明传感器标定不正确，需要重新标定，再开始实验。 2、滴定时，酸式滴定管的 尖嘴与计数器挡光孔必须要垂直对齐。 3、在接近终点时，要注意放慢速度，以 便观察到终点。 当整个实验结束后，点击“开始/停止”按钮，停止实验。点击“刷新数据”, 进入数据界面可看到整个实验过程中所有数据，最后点击 “保存/转发”按钮，保 存实验数据到采集器 SD 卡根目录下。通过计算机端“单机运行平台”软件可在电 脑端打开此数据，求导值的最低点横坐标即为滴
9、定终点的体积，输入该滴定终点 体积（之前已输入烧杯中溶液体积和浓度），点击软件上“重新计算”按钮，可计 算出待测溶液浓度。注意事项：酸碱的浓度差别不要太大，否则实验将较难控制，结果误差较大。五、实验数据及图像ml班酸浓度QImol/l阴隔：觉螺庖萍祀mlpH 778漓定体积21960 待测溶液浓廖3实黑數据图 1.滴定曲线图:V；b T5rwl/l待测蔽体积50 ml图 2.pH 求导图 食醋中总酸量的计算(1) a=0.00 b=28.75 格数=5.2 总格数=10(2) NaOH 溶液体积: V=50mlNaOH 溶液浓度:C=0.10mol/L(3) 代入总公式C (乙酸)CW 525
10、每/L酸度=100* C (乙酸)*M (乙酸)g/i00ml=1.98g/100ml1000六、文献综述1. 关于“食醋中总酸含量的测定”学案设计与评价的设计思想：食醋中总酸含 量的测定是高中实验化学(苏教版)关于“物质的定量分析”专题研究的开始， 将学生带入定量研究学习状态尤为重要。为此，该学案的设计思想是利用学案导 学诱思，促进学生积极主动地投身于定量实验探究的活动。2. 为了避免常规指示剂法对观察滴定终点的影响，采用连续电位滴定法，通 过控制食醋样品的 pH 值来连续测定食醋中的总酸量，获得了比较满意的结果。七、参考文献1 王先锋“食醋中总酸含量的测定”学案设计与评价J.化学教学,2012(02)2 郑长龙主编.化学实验课程与教学论M.北京：高等教育出版社，20093 肖常磊，钱扬义主编.中学化学实验教学论M.北京：化学工业出版社，20084 钱扬义编著.手持技术在立刻试验中的应用研究M.北京：高等教育出版社，20035 钱扬义.手持技术在研究性学习中的应用及其心理学基础M.北京：科学出版社，龙门书局， 2006
