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高三上册化学 定量实验与数据分析 逐字稿-4,317字

  师:同学们好,今天我们研究的主题是定量实验与数据分析,这其实是一个问题的两个方面。定量实验后必须进行数据分析,否则定量实验就失去了意义;数据分析也必须以定量实验为基础,否则就成了无本之木。好,我们先来看一张图片,这是一幅鱼跃人欢的景象,如今多数水体都能如此。但不久前,水体或多或少遭受了一些污染,有些甚至是人为造成的。比如这张水体污染导致鱼类死亡的照片。水体污染主要有富营养化、重金属污染,还有一类不能忽视,就是水体的酚类物质污染,我最近对酚类物质污染研究较多。那么,首先我们要清楚几个问题:水体中少量酚类物质有哪些危害呢?少量酚类物质主要有三类危害:

  第一,直接影响水质。极少量酚类物质存在于水体中,就会使水体产生特殊的酚臭。

  第二,影响水生动植物,最典型的是鱼类。大家可能有这样的生活经历,在市场买的鱼,烧好后发现有一股柴油味,其实这并非柴油味,而是鱼类受酚污染产生的。

  第三,饮用或浇灌被污染水的动植物也会受到危害。可能有人注意到,最近白癜风这种不明原因的病症增多,据研究,这可能与人体摄入过量酚类物质有关,而这些酚类主要来源于水。

  我们第二个要思考的是,对于受酚类污染的水体,要进行处理,而处理的前提是首先测定水体中酚类物质的含量。那么,我们采用什么原理来测定水体中酚含量呢?第三是测定水体酚含量要如何操作,也就是说用什么样的实验来完成,要测量哪些数据?这是我们今天这节课的几个关键词:原理、操作和数据。今天我们研究废水中酚类物质的测定,目的是研究高中化学的定量实验。所以,我们先看看高中化学的定量实验有哪些,又会如何拓展。高中化学定量实验主要有两个:一是一定物质的量浓度溶液的配制,二是酸碱中和滴定。现在我们在命题或平时研究中,较多关注酸碱中和滴定,因为它可以拓展到其他滴定当中。

  酸碱中和滴定研究五个关键内容:

  第一是滴定原理,就是用已知浓度的酸或碱来滴定未知浓度的酸或碱,我们分别称之为标准液和待测液,这是计算的方式。

  第二是实验关键。其一要测准两个量,一个是标准液的体积,一个是待测液的体积。其二要能正确判断反应中这两个体积。我们用滴定管、容量瓶以及移液管,滴定管精确度是0.1毫升,读数时还要估计出0.01毫升。判断反应终点,完全反应时,我们一般使用指示剂,有两个要求:第一,变色要明显;第二,变色要灵敏。

  第三是操作过程,包括滴定管的使用、锥形瓶的处理以及滴定中读数的获取。

  第四是数据处理,选择什么样的数据,如何处理数据。

  第五是误差分析。

  除了中和滴定,我们还会遇到氧化还原滴定、配位滴定以及沉淀滴定,这些也是高中研究的定量实验的主要组成部分。具体到苯酚含量的测定,我们今天这节课实际上研究定量实验的实验原理、实验操作,对于数据分析,主要研究数据的选择和分析。

  在学习测定原理之前,我们先来了解一下苯酚。苯酚是德国化学家龙格在煤焦油中发现的,因其水溶液呈弱酸性,所以又称石碳酸。真正让苯酚出名的是英国医生李斯特,他将苯酚稀溶液应用于医疗消毒。苯酚有很多用途,主要应用在有机化工行业,作为有机化工的基本原料。但一种物质若放错地方,有的会变废为宝,有的会变宝为废,苯酚会引起污染。

  刚才我们粗略介绍了苯酚的污染危害,那么如何测定苯酚呢?苯酚的检测分为两种,一种叫定性检测,即判断有没有;一种是定量检测,即确定有多少。定性检测一般采用该物质的特征反应,苯酚与氯化铁溶液反应,是其定性检测的灵敏实验。如果溶液变紫色,表明溶液中有酚类物质。

  那么如何进行定量检测呢?我们利用苯酚和浓溴水反应生成三溴苯酚沉淀。这里我们简单讨论一下苯酚定量检测的方法。一般来说有两种方法:第一是看生成物的多少,通过测定三溴苯酚的质量,从而推算出苯酚的量,这是沉淀法。但这种沉淀法应用在这里不太合适,因为苯酚在废水中含量很少,三溴苯酚沉淀量极少,分离这样的沉淀再进行干燥提纯,干燥过程更加困难,所以我们一般不使用沉淀法检测苯酚。那还有什么办法呢?除了通过生成物推算苯酚外,还可以用另一种反应物溴,通过消耗溴的量来计算苯酚的量,这就是滴定法。现在通行的苯酚测定方法之一,就是用溴和苯酚的反应来测定废水中苯酚含量。我们先看一下基本步骤:

  我们首先选用溴酸钾和溴化钾配置溴,生成的溴让其与反应液反应,且溴肯定是足量的。多余的溴,我们让它和碘化钾反应,多余的溴就变成了碘。然后利用碘和硫代硫酸钠等定量的反应方式来测定碘的含量,进而求出消耗的溴,求出反应的溴,再计算出苯酚的量。

  使用水样采集器采集废水,装入碘量瓶中。另取一支碘量瓶,准确量取25毫升溴酸钾、溴化钾标准液,装入量筒中,加入约两毫升浓盐酸,振荡,溶液呈棕黄色。量取100毫升废水,加入约10毫升、0.5摩尔每升的碘化钾溶液,再放入碘量瓶,塞好瓶塞,放置于暗处,反应20分钟。下面我们开始滴定:首先在滴定管中装满硫代硫酸钠溶液,此时滴定管刻度为0,开始滴定,边滴边振荡,当溶液变成淡黄色时,加约两毫升淀粉溶液,继续滴定,至溶液变无色停止滴定,此时刻度为17.24毫升,用去滴定液17.24毫升,实验完毕。

  好,下面我们回顾一下这个实验操作。首先用水样采集器采集废水,同时用容量瓶配置标准液,将废水和标准液按一定比例混合,在碘量瓶中反应后,用硫代硫酸钠标准溶液滴定生成的碘至反应终点,同时记录数据。看一下这个实验操作的关键:

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