探究為什麼-從檸檬酸與小蘇打探究化學反應2(反應熱與酸鹼滴定)

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簡介

生活的週遭處處發生著化學反應的過程，例如物質燃燒、氧化、漂白等等，反應有可能伴隨著氣體生成、沉澱產生、顏色變化，可以透過這些巨觀的現象評斷反應物的消耗量與產物的生成量，藉由化學反應原子不滅的原理，從反應物的消耗量推斷可能的生成量，或是從目標的生成量推斷所需的反應物消耗量，這就是化學計量。

本次的活動將透過常見的家用化學品:檸檬酸與小蘇打，觀察兩者相互反應所產生的巨觀現象，並搭配感應器量測反應前後的溫度、酸鹼值與氣壓的變化，探究化學反應能量轉移過程、酸鹼值的曲線與化學計量。

活動所需設備與材料

• 無線溫度感應器(PS-3201)
• 無線pH感應器(PS-3204)
• 無線滴定計數器(PS-3214)
• 檸檬酸
• 小蘇打
• 燒杯
• 支桿與底座

活動流程

1. 配置檸檬酸溶液與小蘇打溶液(濃度與體積的條件可自行調配)
2. 架設滴定管與滴定計數器
3. 開啟無線滴定計數器，並連線至SPARKvue軟體
4. 先將滴定管內裝入蒸餾水，並先調整適當的位置與流速，使液滴能穿過滴定窗，並使計數器能有效偵測出液滴數量
5. 先針對滴定計數器進行校正

6. 將無線溫度與pH感應器開啟，並連線至SPARKvue軟體
7. 將檸檬酸放置於滴定計數器上滴定窗的下方
8. 將無線溫度與pH感應器固定於滴定計數器上的感應器孔，並微調滴定計數器的高度，將偵測溫度與pH的探針浸入檸檬酸溶液中
9. 將小蘇打溶液放入滴定管中(此時最下方的閥務必關閉)
10. 點擊開始記錄
11. 觀察滴定的過程裡，溫度與pH的變化
12. 可嘗試將檸檬酸與小蘇打溶液的位置互換，

• 觀察pH有無到達當量點?若沒有，可嘗試更改溶液的條件，觀察滴定曲線的變化

問題討論

1. 在檸檬酸溶液與小蘇打溶液反應的過程中，溫度如何變化?代表此反應是屬於吸熱還是放熱反應?
2. 造成反應過程中溫度變化的原因是什麼?與反應式的產物有什麼關係?
3. 在滴定過程中pH變化的曲線呈現什麼狀態?有到達當量點嗎?
4. 使用小蘇打溶液作為被滴定液時，pH變化快速還是緩慢?為什麼?
5. 比較NaOH與HCl反應的滴定曲線，有什麼差異?

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