興華中學 科學實驗講堂

2010年12月31日 星期五

物質科學基本觀念圖解


















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2010年12月27日 星期一

實驗(三)測定鹽酸溶液的濃度

實驗(三) 標定與滴定
壹、實驗目的
        利用酸鹼中和反應測定未知濃度HCl溶液的濃度，學習滴定操作方法及安全應注意事項。
貳、實驗原理(文獻探討)
        酸鹼中和反應
參、實驗儀器、試藥

肆、實驗步驟
  1. 清洗實驗需用器材，清洗後的滴定管、漏斗先用蒸餾水沖潤三次，再用HCl沖潤三次，每次使用HCl 3~5mL而且滴定管內璧各處都要經HCl滾過，以免殘存水滴稀釋HCl濃度改變。沖潤的操作要領如下圖(一)、注意事項如下圖(二)
  2. 滴定管填入溶液，操作安全注意事項如下圖
  3. 配 KHP溶標定NaOH濃度
     
  4. 標定後的NaOH溶液(因它濃度已測知，一般稱為標準液)滴定HCl，測HCl濃度
  5. 使用酚酞當指示劑，但操作動作與手續4.動作相反，用未知濃度的HCl滴定已知濃度的NaOH。
  6.   



  2. 比較4.5.兩者測得的HCl濃度值有啥差異？為什麼？

伍、實驗記錄與結果

陸、實驗結果
柒、討論
捌、結論
玖、展望(後續研究)
拾、參考資料
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2010年12月24日 星期五

操作安全原則二、三事

  1. 倒溶液到滴定管→1.滴定管頂端要用漏斗。2.將滴定管向下移，以便倒入溶液時燒杯與漏斗銜接位置在眼睛視線之下，如下列【圖(一)】，以防不小心溶液潑灑出來時賤傷臉部。避免像下列【圖(二)】的方式，手高舉超過眼睛視線之上倒填溶液到滴定管，台灣是多震地帶，不能大意輕忽。
                     圖(一)                                        圖(二)
2、一般情形下，安裝在滴定管夾上的滴定管頂端高於同學的視線，如圖(三)圖(四)所示的方式就能調降到同學的視線之下，簡言之，就是將它們靠近水槽旁(或桌邊)


     滴定管頂端降低到視線之下的範例照片圖(三) 與示意圖(四)
3、滴定實驗操作不該出現的危險動作
4.實驗誤差非常大的重大原因：記錄滴定管的初讀數之前忘了下圖所示的步驟

5.滴定裝好溶液之後發現裡面有氣泡，怎麼把氣泡趕出來呢？



 

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定量測定操作的注意事項

壹、有刻度的儀器【量筒、滴定管、分度吸量管(移液管)等等】讀取讀數的注意事項

圖(一)滴定管水溶液體積的讀數
         B同學的視線垂直水面凹處最低點，讀數是46.53毫升，是觀測儀器讀數的正確姿勢。而A、C兩位同學的姿勢是不正確的，他們讀得的讀數與實際水的體積比較，A的視線高於B讀得的讀數是46.08毫升比實際體積小；而C正好相反，他的視線比B低，讀得水的體積46.97毫升比實際體積大，這是因為【圖(一)】的儀器刻度大小排列順序是由上而下逐漸變大的綠故，多數滴定管刻度的排列順序如上【圖(一)】。
圖(二)儀器刻度從上到下由大變小

        然而常見的量筒刻度大小排列順序正好相反，從上到下刻度由大變小【圖(二)】，B同學的視線垂直水面凹處最低點，讀數8.5毫升，是觀測儀器讀數的正確姿勢。而A、C兩位同學的姿勢是不正確的，他們讀得的讀數與實際水的體積比較，A的視線高於B讀得的讀數是9.0毫升比實際體積大；而C正好相反，他的視線比B低，讀得水的體積8.0毫升比實際體積小。是否有人故意將量筒的刻度序與前述相反，從上到下刻度由小到大呢？當然有囉！所以任何的測量都要留意實際拿到儀器類型。當然考試的時候更要看清楚題幹敘述，可不能死背答案不察題幹所指何事，硬在馬臉上戴個牛嘴專用口罩。

貳、記錄值與測量儀器最小刻度的關係要正確顯示
        比較壹、裡圖(一)和圖(二)儀器刻度，除了排序相反之外還有啥不同？圖(一)的最小劇度是0.1mL(準確到0.1mL)，所以水的凹面位置在儀器上可以準確讀得水體積有46.5mL，但不到46.6mL，突出46.5的那一些沒有刻度，這要靠實驗觀測者用眼睛作估量，結果因人而異，從46.60~46.69的10個數字都可能是這個測量的記錄值，不管記錄哪一個，它們都只到小數點以下的第二位，不可以記到小數點以下的第三位，因為第二位都不可靠了，第三位就無意義，這是科學上的共識，不遵守這個科學共識會把自己搞到”千山鳥飛絕”心傷寒透骨ㄋㄟ！
        圖(二)的最小刻度是0.2mL，因此像圖(二)的溶液凹面，它既不是8.4mL也不是8.6mL，所以比8.4mL突出的那部份只能估計了，有估計的行為就是含有不準確的成份，因此這種儀器在毫升的下一位(0.1mL)就是估計值，當然它的準確值是到mL這一位，不是0.1mL。紀錄值當然只寫到以mL為單位的小數點下一位。
。
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2010年12月22日 星期三

實驗(一)儀器誤 的實驗報告範例

實驗一：容器的誤差
一、實驗目的
藉由實驗瞭解各測量用容器的準確度。
二、實驗原理
1. 若水的密度是1g/cm3時，理論上100cm3質量是100克。事實上水密度隨水溫而變。只有在4˚C附近密度才接近1g/cm3。實際水溫與密度大小如下表1【圖(一)】：
不同溫度(單位：ºC)水的密度(單位：g/cm3)
水溫
密度
水溫
密度
水溫
密度
水溫
密度
4
1.000000
16
0.998970
28
0.996262
40
0.992246
5
0.999992
17
0.998802
29
0.995974
41
0.99186
6
0.999968
18
0.998623
30
0.995676
42
0.99147
7
0.999930
19
0.998433
31
0.995369
43
0.99107
8
0.999876
20
0.998232
32
0.995054
44
0.99066
9
0.999809
21
0.998021
33
0.994731
45
0.99024
10
0.999728
22
0.997799
34
0.994399
                圖(一)
11
0.999633
23
0.997567
35
0.994059
12
0.999525
24
0.997326
36
0.993712
13
0.999404
25
0.997074
37
0.993357
14
0.999271
26
0.996813
38
0.992994
15
0.999127
27
0.996542
39
0.992623
2. 誤差的計算：
1) 理論值（A）、實際值（B）
2) 絕對誤差＝B-A
3) 相對誤差＝(B-A)/A ×100%
4) 準確度＝1－|相對誤差|
三、藥品與器材
1. 共用器材：【丙酮、吹風機、洗衣枌、天平】
2. 每組
名　　稱
數　量
名　　稱
數　量
1
量筒100c.c.
1
4
玻棒
1
2
量瓶100c.c.
1
5
乳頭滴管
1
3
燒杯100c.c.
1
6
燒杯250cc
1
四、實驗步驟
1. 分別用少量清潔劑刷洗容量為100mL的燒杯、量筒、容量瓶各一個。
2. 第1.步驟刷洗的容器用自來水沖乾淨之後，再用蒸餾水沖潤容器內璧。
3. 將第2步驟完成的容器再以5mL丙酮沖潤容器內璧，壐用吹風機烘乾。
4. 烘乾後的燒杯、量筒、容量瓶秤重，並將測定值記錄在【五、實驗記錄】表格上方。
5. 從洗滌瓶注入蒸餾水到100mL燒杯中，一直到燒杯水面對準刻度100mL為止。
6. 將步驟5.裝有100mL蒸餾水的燒杯稱質量。測量值記錄在【五、實驗記錄】的表格。
7. 為了節約用水，可將步驟6完成之後燒杯裡的蒸餾水倒入上述步驟4.的量筒中，直到水的凹面對準量筒刻痕100mL為止。若燒杯裡的蒸餾水全部倒入量筒之後，量筒裡水面低於量筒100mL的刻痕，再從洗滌瓶添加蒸餾水到量筒水面對準刻度100mL為止。萬一燒杯裡的蒸餾水全部倒入量筒之後，水面高度比量筒100mL刻痕高，則使用乳頭滴管取出過多的蒸餾水。
8. 將步驟7.裝100mL蒸餾水的量筒秤質量，測量值記錄在【五、實驗記錄】的表格。
9. 同理，將步驟8.完成後量筒裡的蒸餾水倒入100mL的容量瓶中，調整水量到水凹面對準容量瓶的瓶頸刻痕，方法如步驟7，再將裝有100mL蒸餾水的容量瓶秤質量，測量值記錄在【五、實驗記錄】的表格適當位置。
10. 將步驟9.容量瓶裡的蒸餾水倒入步驟5.完成之後的空燒杯，重覆測定裝100mL蒸餾水的燒杯總重量，測量值記錄在【五、實驗記錄】的表格適當位置。
11. 重覆步驟7~9，一直到完成本實驗【五、實驗記錄】表格應有的測量記錄。
五、實驗記錄  實驗室的大氣壓力 75.25cmHg     實驗室氣溫 22.5 ºC
        空燒杯質量：63.00g   空量筒質量：98.25g    空容量瓶質量：102.32g
次數-容器
燒杯+100mL水
量筒+100mL水
容量瓶+100mL水
1
153.44
197.56
202.20
2
146.60
198.23
202.00
3
161.57
197.70
202.01
六、實驗結果─整理實驗測量值(最好整理成表格，必要時應繪圖表示）
1. 將上述五、實驗記錄的測量值算一算，每次測量100mL蒸餾水淨重，及三次測定的平均值
表2
次數-容器
燒杯100mL水
量筒+100mL水
容量瓶+100mL水
1
90.44
99.31
99.88
2
83.60
99.98
99.68
3
98.57
99.45
98.69
平均值
90.87
99.58
99.75
2. 由表1算出不同容器裡裝的100mL蒸餾水質量平均值，求出儀器誤差與準確度。
(表2-1)假設水的密度是1g/cm3，100mL水的質量理論值就是100g
燒杯
量筒
容量瓶
平均值
90.87
99.58
99.75
絕對誤差
－9.13
－0.42
－0.25
相對誤差
－9.13％
－0.42％
－0.25％
準確度
90.87％
99.58％
99.75％
(表2-2)室溫22.5˚C水的密度0.9977g/cm3，100mL水質量理論值是99.77g
燒杯
量筒
容量瓶
平均值
90.87
99.58
99.75
絕對誤差
－8.90
－0.19
0.02
相對誤差
－8.92％
－0.19％
－0.02％
準確度
91.08％
99.81％
99.98％
3. 製圖→比較三種容器表誤差率與準確度

圖(二)
七、討論
1.  理論值採用實際測量時環境室溫(表1-2)的數據，顥示儀器誤差率比較小，準確度比較高。科學研究應該依據事實研討，
2. 本研究顯示常用有體積刻度玻璃儀器以燒杯的準確度最低，在不同理論值的情形下，三種有刻度的玻璃儀器準確度排序是容量瓶≈量筒˃燒杯，容量瓶與量筒的準確度很接近。
八、結論
常用的有刻度不同玻璃容器，它們的準確度不同，本研究發現測量體積的容器準確度順序如下：容量瓶≈量筒˃燒杯
九、展望(後續研究─這部份同學可以想一想，或者間老師

十、參考資料
1. 實驗中學-施建輝師-化學入門課程。
2. https://www.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/sstutorial/Text2/Tx22/tx22.html 
3. http://www.engineeringcivil.com/relative-density-of-water.html 
4. http://www.rmbel.info/reports/Static/stratification.aspx 

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