實驗九 緩衝溶液

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實驗九 緩衝溶液

實驗結果與問題討論

生科 1A 第 9 組

0053B045 蔡依婷

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目錄

1. 封面…………1

2. 目錄…………2

3. 實驗記錄及結果…………3

紀錄酸鹼度測定校正數值 (3)

(a) ~ (c) 溶液每次滴加酸或鹼之 pH 值 (3) (d) ~ (f) 溶液每次滴加酸或鹼之 pH 值 (4) (g) ~ (j) 溶液每次滴加酸或鹼之 pH 值 (4)

4. 實驗結果…………5

濃度與緩衝容量 (5)

[HOAc] / [OAc^-]比例與緩衝容量 (7)

5. 問題與討論…………9

6. 心得…………9

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一. 實驗記錄及結果

(一) 紀錄酸鹼度測定校正數值

日期 編號 pH7 電位 pH4 電位 矯正斜率 誤差值 主機/電極 (mV) (mV) (mV/pH) (%) 106/03/22 17/18 -2 170 57.33333 2.82%

106/03/29 17/18 0 171 57 3.39%

計算校正斜率值並判斷電極是否可正常使用：

在理想值中Em 與 pH 值呈直線關係，直線的斜率 mT 為 ¹⁷⁷⁻⁰

7−4 = 59 (^𝑚𝑉

𝑝𝐻)

，在矯正斜率 ±10% 都可視電極可正常使用，因此兩次實驗電極都正常。

(二) 紀錄 (a) ~ (j) 溶液每次滴加酸或鹼之 pH 值

補充說明：

實測pH 值：溶液加入酸或鹼之後，測得的 pH

修正pH 值：因為相同溶液有 2 杯，準備加酸的初始 pH 值與準備加鹼的初始 pH 值 有些許不同，故以加酸為標準，將加鹼的曲線平移到0 滴時與加酸的曲線 0 滴的 pH 相等。

(a)~(c) (a)0.05M 醋酸/醋酸鈉 (b)0.027M 醋酸/醋酸鈉 (c)0.017M 醋酸/醋酸鈉 實測pH 值 修正 pH 值 實測 pH 值 修正 pH 值 實測 pH 值 修正 pH 值 1M

HCl

5 drop/- 4.28 4.28 3.94 3.94 3.19 3.19

4 drop/- 4.35 4.35 4.1 4.1 3.74 3.74

3 drop/- 4.42 4.42 4.24 4.24 4 4

2 drop/- 4.49 4.49 4.36 4.36 4.23 4.23

1 drop/- 4.55 4.55 4.48 4.48 4.42 4.42

0 drop/- 4.62

4.62 4.59

4.59 4.59

4.59 1M

NaOH

0 drop/+ 4.65 4.7 4.6

1 drop/+ 4.7 4.67 4.81 4.7 4.81 4.8

2 drop/+ 4.75 4.72 4.92 4.81 5 4.99

3 drop/+ 4.8 4.77 5.02 4.91 5.22 5.21

4 drop/+ 4.86 4.83 5.14 5.03 5.53 5.52

5 drop/+ 4.92 4.89 5.3 5.19 7.48 7.47

4

(d)~(f) (d)0.05M 醋酸 (e)0.05M 醋酸鈉 (f)純水

實測pH 值 修正 pH 值 實測 pH 值 修正 pH 值 實測 pH 值 修正 pH 值 1M

HCl

5 drop/- 2.07 2.07 5.33 5.33 2.1 2.1

4 drop/- 2.19 2.19 5.43 5.43 2.22 2.22

3 drop/- 2.3 2.3 5.56 5.56 2.36 2.36

2 drop/- 2.46 2.46 5.77 5.77 2.49 2.49

1 drop/- 2.66 2.66 6.13 6.13 2.71 2.71

0 drop/- 3

3 7.03

7.03 6.69

6.69 1M

NaOH

0 drop/+ 2.98 6.65 9.48

1 drop/+ 3.34 3.36 11.08 11.46 11.26 8.47

2 drop/+ 3.59 3.61 11.51 11.89 11.6 8.81

3 drop/+ 3.75 3.77 11.73 12.11 11.77 8.98

4 drop/+ 3.89 3.91 11.84 12.22 11.88 9.09

5 drop/+ 3.99 4.01 11.95 12.33 11.98 9.19

(e)~(j)

(g)0.05M 醋酸/醋酸鈉 HOAc/OAc-(1:5)

(h)0.05M 醋酸/醋酸鈉 HOAc/OAc-(1:2)

(i)0.05M 醋酸/醋酸鈉 HOAc/OAc-(2:1)

(j)0.05M 醋酸/醋酸鈉 HOAc/OAc-(5:1) 實測pH 值 修正 pH 值 實測 pH 值 修正 pH 值 實測 pH 值 修正 pH 值 實測 pH 值 修正 pH 值

1M HCl

5 drop/- 4.9 4.9 4.7 4.7 2.28 2.28 2.15 2.15

4 drop/- 4.96 4.96 4.77 4.77 2.41 2.41 2.29 2.29

3 drop/- 5.01 5.01 4.95 4.95 2.55 2.55 2.42 2.42

2 drop/- 5.12 5.12 4.99 4.99 2.94 2.94 2.65 2.65

1 drop/- 5.23 5.23 5.02 5.02 3.21 3.21 2.89 2.89

0 drop/- 5.33

5.33 5.16

5.16 3.55

3.55 3.21

3.21

1M NaOH

0 drop/+ 5.41 4.97 4.38 4

1 drop/+ 5.48 5.4 5.03 5.22 4.43 3.6 4.09 3.3

2 drop/+ 5.65 5.57 5.1 5.29 4.49 3.66 4.16 3.37

3 drop/+ 5.8 5.72 5.18 5.37 4.56 3.73 4.24 3.45

4 drop/+ 6.13 6.05 5.27 5.46 4.62 3.79 4.32 3.53

5 drop/+ 7.14 7.06 5.36 5.55 4.68 3.85 4.39 3.6

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二. 實驗結果

(一) 濃度與緩衝容量

1. 以修正pH 值為縱軸，未加酸鹼及加酸鹼的滴數共 11 點為橫軸，作圖。

I. a、b、c 組溶液的pH 值變化圖形

II. a、d、e、f 組溶液的pH 值變化圖形

2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5

-6 -4 -2 0 2 4 6

PH

(A)、(B)、(C)

a

b

c

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數 ^{HCl/NaOH滴數}

1 3 5 7 9 11 13

-6 -4 -2 0 2 4 6

PH

(A)、(D)、(E)、(F)

a

d

e

f

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數 HCl/NaOH滴數

6

2. 取未加酸鹼及滴加 1、2 滴酸或鹼共 5 點為橫軸，作圖。同時作最小方差直線，求 出其斜率(即 ∆pH/1 滴酸鹼)。

I. a、b、c 組溶液的pH 值變化圖形

II. a、d、e、f 組溶液的pH 值變化圖形

a : y = 0.058x + 4.61 b : y = 0.112x + 4.588 c : y = 0.19x + 4.606

4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5

-3 -2 -1 0 1 2 3

PH

(A)、(B)、(C)

a

b

c

線性(a)

線性(b)

線性(c)

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

HCl/NaOH滴數

a : y = 0.058x + 4.61

d : y = 0.3x + 3.018 e : y = 1.757x + 8.456

f : y = 1.84x + 5.834

1 3 5 7 9 11 13

-3 -2 -1 0 1 2 3

PH

(A)、(D)、(E)、(F)

a d e f 線性(a) 線性(d) 線性(e) 線性(f)

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數

HCl/NaOH滴數

7

3. 綜合上題作圖數據，算出各溶液的緩衝容量。(實驗中使用的緩衝溶液總體積為 30mL，酸鹼的當量濃度為 1N)。

緩衝容量(meq/L ∙ pH) = 1

斜率(滴/pH) × V_滴(滴/pH) × N(eq/L) ×1000(𝑚𝐿/𝐿) 30(𝑚𝐿) (a 溶液)緩衝容量 = ¹

0.058× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 28.7356(meq/L ∙ pH) (b 溶液)緩衝容量 = ¹

0.112× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 14.881(meq/L ∙ pH) (c 溶液)緩衝容量 = ¹

0.19× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 8.7719(meq/L ∙ pH) (d 溶液)緩衝容量 = ¹

0.3× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 5.5556(meq/L ∙ pH) (e 溶液)緩衝容量 = ¹

1.757× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 0.9486(meq/L ∙ pH) (f 溶液)緩衝容量 = ¹

1.84× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 0.9058(meq/L ∙ pH)

(二) [HOAc] / [OAc

]比例與緩衝容量

1.

1 2 3 4 5 6 7 8

-6 -4 -2 0 2 4 6

PH

(A)、(G)、(H)、(I)、(J)

a

g

h

i

j

滴定HCl滴數 滴定NaOH滴數 ^{HCl/NaOH滴數}

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2. 取未加酸鹼及滴加1、2 滴酸或鹼共 5 點為橫軸，作圖。同時作最小方差直線，

求出其斜率(即 ∆pH/1 滴酸鹼)。

3. 綜合上題作圖數據，算出各溶液的緩衝容量。(實驗中使用的緩衝溶液總體積為 30mL，酸鹼的當量濃度為 1N)。

緩衝容量(meq/L ∙ pH) = 1

斜率(滴/pH) × V_滴(滴/pH) × N(eq/L) ×1000(𝑚𝐿/𝐿) 30(𝑚𝐿) (a 溶液)緩衝容量 = ¹

0.058× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 28.7356(meq/L ∙ pH) (g 溶液)緩衝容量 = ¹

0.107× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 15.5763(meq/L ∙ pH) (h 溶液)緩衝容量 = ¹

0.08× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 20.8333(meq/L ∙ pH) (i 溶液)緩衝容量 = ¹

0.183× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 9.1075(meq/L ∙ pH) (j 溶液)緩衝容量 = ¹

0.185× 0.05 × 1 ×¹⁰⁰⁰

30 ≈ 9.0090(meq/L ∙ pH)

a : y = 0.058x + 4.61 g : y = 0.107x + 5.33

h : y = 0.08x + 5.136

i : y = 0.183x + 3.392

j : y = 0.185x + 3.084

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

-2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

PH

(A)、(G)、(H)、(I)、(J)

a g h i j 線性(a) 線性(g) 線性(h) 線性(i) 線性(j)

滴定HCl滴數 滴定NaoOH滴數

9

三. 問題與討論

(一) 請列表表示溶液 a、b、c 濃度與緩衝容量之結果，並討論濃度對緩衝容量之影響。

若實驗結果與理論不相符，你認為可能的原因為何？

由實驗數據所做的上圖可知，濃度越高時其溶液之緩衝容量也會更大，呈現正比關 係，而在理論中也是如此觀念，兩者相符，因此可證實驗步驟正確。

(二) 請列表表示溶液 a、g、h、i、j 之[HOAc] / [OAc^-]比例與緩衝容量之結果，並討論 [HOAc] / [OAc^-]比例與緩衝容量之影響。若實驗結果與理論不相符，你認為可能的原 因為何？

由實驗數據所做的上圖及表格可知，當[HOAc] / [OAc^-]比例越接近 1 時，其溶液之緩 衝容量越大，反之也是如此。

四. 心得

這次的實驗步驟其實並不繁瑣，但是因為重複一樣的動作，所以如果不專心注意的 話很容易不小心出現試劑調錯，或是電極小白點沒有浸入水中，導致實驗數據出錯的情 況，還好有組員兩個人，加上只需要做一半的測量，因此只要互相監督就能將出錯的可 能性大大降低。實驗中印象最深刻的就是測量純水的時候了，因為它的 pH 值偏酸，我 們還以為是燒杯不乾淨導致，洗了很多次燒杯，才聽老師說這是正常的，讓我又學到新 知識了呢！還有我有發現有電腦之後效率提升很多，因為在實驗前如果先將 excel 檔案 打好的話，只要數據一進入，馬上該有的數據都會跑出來，就可以知道實驗有沒有哪裡 做錯之類的，很方便！事前準備果然很必要呢！

(a)

(b) (c)

0 5 10 15 20 25 30 35

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

緩衝容量

濃度

(a)

(h) (g)

(i) (j)

0 5 10 15 20 25 30 35

0 2 4 6

緩衝容量

[HOAc] / [OAc^-]

溶液 濃度

(M)

緩衝容量 ( meq/L) (a) 0.05 28.7356 (b) 0.027 14.881 (c) 0.017 8.7719

溶液 [HOAc] / [OAc^-] 緩衝容量 ( meq/L) (a) 1:1 (1) 28.7356 (g) 1:5 (0.2) 15.5763 (h) 1:2 (0.5) 20.8333 (i) 2:1 (2) 9.1075 (j) 5:1 (5) 9.0090