Pelajaran Teach
Pentitratan III: tentukan kepekatan HCl yang tidak diketahui
Murid menjalankan pentitratan secara amali dalam makmal jarak jauh Acid Base Titration III: mereka mengawal aliran titran, memerhatikan perubahan pH dan warna, menentukan sendiri titik akhir, kemudian membaca buret dan menggunakan tindak balas 1:1 untuk mencari kepekatan asid hidroklorik yang tidak diketahui sambil mempertimbangkan ketidakpastian.
Kali pertama menggunakan LabsLand? Cipta akaun guru anda
Hasil pembelajaran
Menerangkan perkara yang diukur oleh pentitratan dan sebab menentukan titik akhir ialah kemahiran utama.
Menjalankan pentitratan jarak jauh secara amali: menambahkan titran melalui pili dan setitis demi setitis sambil memerhatikan perubahan pH dan warna.
Menentukan sendiri titik akhir berdasarkan perubahan warna yang kekal dan lonjakan pH, kemudian berhenti tanpa melepasi titik itu.
Membaca meniskus buret dan menolak bacaan awal daripada bacaan akhir untuk mendapatkan isipadu NaOH yang ditambahkan.
Mengira kepekatan HCl yang tidak diketahui berdasarkan tindak balas satu dengan satu antara HCl dengan NaOH.
Menilai ketidakpastian (penentuan titik akhir, bacaan meniskus dan terlebih titran) serta menulis kesimpulan berasaskan dakwaan-bukti-penaakulan.
Pratonton aktiviti pelajar
Kandungan aktiviti
Pratonton sahaja. Dalam sesi kelas, pelajar boleh mengisi jawapan dan menyerahkan hasil kerja mereka kepada guru.
Apakah fungsi pentitratan (dan mengapa kaedah ini bijak)
9 min
Seseorang memberikan anda sebotol asid hidroklorik dan mengemukakan satu soalan mudah: berapakah kepekatannya? Anda tidak dapat mengetahuinya hanya dengan melihat kerana larutan itu jernih dan tidak berwarna. Pentitratan ialah kaedah bijak yang digunakan oleh ahli kimia untuk menjawab soalan itu dengan tepat.
Caranya: anda menambahkan sedikit demi sedikit larutan kedua yang kepekatannya *diketahui* — dalam aktiviti ini, natrium hidroksida (sejenis bes) — ke dalam asid yang tidak diketahui. Bes meneutralkan asid secara beransur-ansur. Apabila jumlah bes yang ditambahkan tepat mencukupi untuk meneutralkan semua asid, anda telah mencapai titik kesetaraan. Oleh sebab asid dan bes bertindak balas molekul demi molekul, isipadu bes yang diperlukan untuk mencapai titik ini menunjukkan jumlah asid yang ada dan seterusnya kepekatannya.
Namun, titik kesetaraan tidak dapat *dilihat* secara langsung. Sebaliknya, anda memerhatikan titik akhir: tanda jelas pertama bahawa anda baru sahaja mencapainya. Dua petunjuk menunjukkan titik ini: pH melonjak dengan mendadak dan warna berubah — penunjuk di dalam bikar menjadi merah jambu apabila terdapat lebihan bes yang sangat sedikit. Kemahirannya ialah berhenti tepat pada warna merah jambu pucat pertama yang kekal: jika berhenti terlalu awal, masih ada asid yang belum dineutralkan; jika menambah setitis lagi, anda mungkin melepasi titik akhir.
Susunan radas pentitratan
Bes (NaOH) berada di dalam buret dan menitis ke dalam asid. Sensor pH mengukur larutan dalam masa nyata, pengacau memastikan campuran sekata dan penunjuk berubah warna pada titik akhir.
Cara pengiraan berfungsi
HCl dan NaOH bertindak balas dalam nisbah satu dengan satu. Oleh itu, isipadu bes yang ditambahkan hingga titik akhir membolehkan anda mengira kepekatan asid. Anda mengukur isipadu itu pada buret.
Model peneutralan
HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O
C_{\mathrm{HCl}}V_{\mathrm{HCl}} = C_{\mathrm{NaOH}}V_{\mathrm{NaOH}}
Mengapakah nisbah mol dalam tindak balas ini ialah satu dengan satu?
Sebelum menggunakan makmal, ramalkan perubahan pH dan warna apabila NaOH ditambahkan ke dalam asid. Nyatakan perkara yang anda jangkakan *sebelum* titik akhir, *tepat pada* titik akhir dan *selepas* titik akhir.
Kenali alat anda dan sediakan rancangan
8 min
Anda akan menjalankan pentitratan sebenar. Mula-mula, kenal pasti perkara yang boleh anda kawal dan bacaan yang perlu diperhatikan.
Padanan label dalam makmal langsung: antara muka makmal kini dipaparkan dalam bahasa Inggeris. Konfigurasi muncul sebagai 2 - Configuration, Pemerhatian sebagai 3 - Observation, pandangan hadapan sebagai Front view dan pandangan dekat sebagai Close view. Jika sesetengah butang memaparkan label teknikal yang belum diterjemah, pilih kad NaOH 0.100 ± 0.005 mol/L yang berbingkai biru, kemudian teruskan ke 3 - Observation.
Eksperimen disediakan pada langkah Konfigurasi dalam antara muka makmal: pilih natrium hidroksida 0.100 mol/L sebagai titran dan asid tidak diketahui yang ditetapkan oleh guru anda (Asid #1, kecuali diarahkan sebaliknya). Makmal akan menunjukkan isipadu asid di dalam bikar, iaitu *alikuot*, berserta ketidakpastiannya. Catat nilai itu kerana anda memerlukannya dalam pengiraan.
Pada langkah Pemerhatian, anda menjalankan pentitratan:
- Buret mengandungi NaOH. Kamera pandangan hadapan menunjukkan skala supaya anda dapat membacanya melalui pandangan ini.
- Meter pH (kamera pandangan dekat) menunjukkan pH larutan dalam masa nyata dan berubah apabila anda menambahkan bes.
- Bikar berada di atas pengacau dan mengandungi asid serta penunjuk yang menjadi merah jambu dalam keadaan berbes.
- Dua kawalan menambahkan bes: pili menghasilkan aliran berterusan (pantas), manakala butang titis (A) — tekan dan tahan hanya cukup lama untuk menghasilkan satu titis, kemudian lepaskan (tepat).
Dua cara menambahkan bes
Gunakan pili untuk menambahkan bes dengan cepat ketika masih jauh daripada titik akhir. Apabila warna merah jambu mula muncul seketika lalu hilang, tutup pili dan gunakan butang titis supaya anda dapat berhenti dengan ketepatan satu titis.
Strategi anda: pada awalnya, tambah bes dengan cepat menggunakan pili. Apabila kilasan merah jambu mula bertahan lebih lama dan pH meningkat dengan lebih pantas, beralih kepada titisan tunggal. Titik akhir ialah titisan pertama yang menjadikan *seluruh* larutan berwarna merah jambu pucat secara kekal, dengan lonjakan pada meter pH. Berhenti pada ketika itu. Setitis lagi akan menjadikan warna lebih pekat, menandakan anda telah melepasi titik akhir.
Bacaan buret diambil dua kali: sekali sebelum menambahkan apa-apa (bacaan awal) dan sekali lagi pada titik akhir (bacaan akhir). Perbezaan antara kedua-duanya ialah isipadu NaOH yang telah ditambahkan.
Cara membaca buret
Pastikan mata sama aras dengan cecair dan baca skala pada bahagian bawah meniskus (permukaan melengkung). Skala buret dibaca dari atas ke bawah, maka aras bacaan pada skala *meningkat* apabila bes keluar. Ambil bacaan awal dan bacaan pada titik akhir, kemudian tolak kedua-duanya.
Tulis rancangan ringkas (4–6 ayat) untuk pentitratan anda. Sertakan: titran dan sampel tidak diketahui yang akan digunakan, cara anda menggunakan pili dan butang titis, cara anda membaca buret, dua petunjuk yang diperhatikan untuk mengenal pasti titik akhir serta cara anda mengelakkan daripada melepasi titik akhir.
Jalankan pentitratan dan tentukan titik akhir
23 min
Sekarang, jalankan pentitratan. Bergerak dengan cermat apabila menghampiri titik akhir kerana di sinilah ketepatan ukuran ditentukan. Catat bacaan anda sendiri sepanjang eksperimen; itulah bukti anda.
Buka makmal pentitratan
Dalam Konfigurasi, pilih NaOH 0.100 mol/L dan asid tidak diketahui yang ditetapkan (Asid #1, kecuali diarahkan sebaliknya). Catat isipadu alikuot yang dipaparkan oleh makmal.
Dalam Pemerhatian, baca dan catat aras awal buret melalui pandangan hadapan.
Buka pili untuk menambahkan NaOH secara berterusan. Perhatikan perubahan pada meter pH dan warna di dalam bikar.
Apabila kilasan merah jambu mula bertahan lebih lama dan pH meningkat dengan lebih pantas, tutup pili dan beralih kepada butang titis — tekan dan tahan hanya cukup lama untuk satu titis, lepaskan, kemudian tunggu sehingga pH dan warna stabil.
Berhenti pada titik akhir: kali pertama seluruh larutan kekal merah jambu pucat dan pH telah melonjak. Jangan biarkan warna menjadi merah jambu pekat kerana itu bermakna anda telah melepasi titik akhir.
Baca dan catat aras buret pada titik akhir.
Pemerhatian pentitratan anda
Catat bacaan anda sendiri semasa menjalankan pentitratan — satu baris bagi setiap peringkat. Gunakan sekurang-kurangnya enam peringkat ini: (1) awal, sebelum menambahkan bes; (2) penambahan awal; (3) pertengahan proses; (4) kilasan merah jambu pertama; (5) penambahan setitis demi setitis berhampiran titik akhir; (6) titik akhir. Pada setiap baris, catat peringkat dan warna, serta rekodkan pH dan aras buret sekurang-kurangnya pada awal dan pada titik akhir.
| Peringkat | pH (daripada meter) | Bacaan buret mL | Warna di dalam bikar | Catatan |
|---|---|---|---|---|
Tangkapan skrin titik akhir
Ambil tangkapan skrin pada titik akhir anda — bikar dengan warna merah jambu kekal yang pertama dan/atau meter pH ketika lonjakan berlaku. Tambahkannya di sini sebagai imej atau tampalkan pautan kepadanya.
Kira kepekatan yang tidak diketahui
12 min
Pengiraan menggunakan isipadu NaOH yang anda tambahkan, bukan bacaan akhir buret sahaja. Mula-mula, tolak bacaan awal daripada bacaan pada titik akhir.
Daripada isipadu kepada kepekatan
Isikan nilai ukuran anda sendiri. Pastikan kedua-dua isipadu menggunakan unit yang sama (mL boleh digunakan — unit itu akan saling terhapus dalam nisbah). Nyatakan kepekatan akhir dalam mol/L.
| Percubaan | Alikuot asid mL | Kepekatan NaOH mol/L | Bacaan awal buret mL | Bacaan buret pada titik akhir mL | NaOH yang ditambahkan mL | Kepekatan asid yang dikira mol/L |
|---|---|---|---|---|---|---|
Berdasarkan pemerhatian anda sendiri, terangkan cara anda mengetahui bahawa titik akhir telah dicapai. Apakah yang anda lihat pada warna dan pH sejurus sebelum berhenti, dan apakah tanda bahawa anda telah menambahkan setitis terlalu banyak?
Kira isipadu NaOH yang anda tambahkan dalam mL. Masukkan bacaan buret pada titik akhir tolak bacaan awal dan tunjukkan pengiraan itu.
Sekarang, tentukan kepekatan asid dalam mol/L. Gunakan hubungan C(asid) × V(asid) = C(NaOH) × V(NaOH) dan tunjukkan penggantian nilai menggunakan alikuot asid anda, NaOH 0.100 mol/L dan isipadu yang telah ditambahkan.
Nilai ketidakpastian dan kemukakan jawapan anda
8 min
Jawapan terbaik bukanlah jawapan yang mempunyai paling banyak tempat perpuluhan. Jawapan terbaik berkait dengan bukti anda dan menyatakan tahap keyakinan secara jujur.
Katakan anda telah melepasi titik akhir dan merekodkan isipadu NaOH yang terlalu besar. Apakah kesannya terhadap kepekatan asid yang dikira?
Namakan dua perkara dalam pelaksanaan *anda* yang menyebabkan jawapan tidak pasti dan terangkan cara setiap perkara itu boleh meningkatkan atau mengurangkan isipadu yang ditambahkan atau kepekatan akhir.
Tulis jawapan akhir anda sebagai satu dakwaan ringkas. Sertakan: (1) kepekatan yang anda peroleh berserta unit; (2) isipadu NaOH yang anda tambahkan; (3) dua bukti anda sendiri (pH, warna dan/atau bacaan buret) yang menyokong jawapan; (4) cara anda mengenal pasti titik akhir; dan (5) satu sumber ketidakpastian.
Lanjutan pilihan: teroka dengan lebih mendalam
20 min
Gunakan bahagian ini hanya jika guru memilih versi panjang dan akses makmal anda membenarkannya.
Anda menentukan titik akhir menggunakan warna dan meter pH. Petunjuk manakah yang lebih anda percayai dan mengapa? Dalam keadaan apakah setiap petunjuk boleh mengelirukan anda?
Jika guru memberikan sampel tidak diketahui yang kedua, bagaimanakah anda memastikan perbandingan itu adil dan apakah perbezaan yang anda jangkakan pada isipadu bes yang diperlukan?