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07.13a

Experimente zur Messwerterfassung

Titration von Salzsäure mit Natronlauge

L
1
Zeitbedarf: 100 Minuten.
Kompetenz/Ziel: E, B: Vergleich von Titrationskurven verschiedener Konzentrationen.
Material:
  • Chembox
  • Computer + ChemEx
  • Software Excel
  • pH-Messkette
  • Tropfenzähler
  • Bürette 50mL
  • Stativ, 2 Bürettenhalter
  • 2 Muffen, 1 Klammer
  • Magnetrührer
  • Pipette 30mL
  • Becherglas 150mL, hohe Form
  • Becherglas 400mL, weite Form
  • Magnetrührstäbchen
  • kleiner Trichter
Chemikalien:
  • Maßlösung Natronlauge
    c(NaOH)=1mol/L
  • Salzsäure c(HCl)=1mol/L
  • Maßlösung Natronlauge
    c(NaOH)=0,1 und 0,01mol/L
  • Salzsäure c(HCl)=0,1mol/L
  • Salzsäure c(HCl)=0,01mol/L
  
dest. Wasser (Spritzflasche)  
Vorbereitung:
  1. Versuch gemäß neben-stehender Skizze aufbauen. Hinweise: Bürette für geringere Beweglichkeit mit 2 (!) Bürettenklammern befestigen; Abstand zwischen Tropfenzähler und Becherglas minimieren; Tropfen sollen durch die Mitte des Tropfenzähler-Rohres fallen.
  2. Sicherstellen, dass die Chembox mit dem Computer verbunden ist. Computer starten. pH-Messkette an den pH-Eingang (4) und Tropfenzähler an Ereignis-Eingang (7) anschließen, dann Chembox einschalten.
  3. Kalibrieren Sie die pH-Messkette und den Tropfenzähler.
  4. Stellen Sie im Menu Optionen - Messtakt den Punkt Ereignis ein.

 

 

Durchführung:

Aufnahme der Titrationskurve:

  1. Versuch-Symbol oder entsprechende CHX-Datei anklicken.
  2. In dem 150mL-Becherglas ein Rührstäbchen und 30mL HCl c(HCl)=0,1mol/L vorlegen; pH-Messkette eintauchen und in eine der großen Klammern am Tropfenzähler spannen. Ggf. mit Wasser so auffüllen, dass die Messkette gut eintaucht.
  3. 1/0-Knopf anklicken.
  4. Bürette c(NaOH)=0,1mol/L vorsichtig so weit aufdrehen, dass ca. 1-2 Tropfen pro Sekunde auslaufen. 
  5. Wenn die Titrationskurve die gewünschte Form erreicht hat, 1/0-Knopf wieder anclicken.
  6. Kurve unter dem Namen HCL-01.CHX im gewünschten Arbeitsbereich abspeichern.
  7. Beschriften Sie die Kurve, z.B. "HCl mit NaOH c=0,1mol/L", evtl. dazu Name des Experimentators.
  8. X-Achse (Volumen) sinnvoll anpassen. Ergebnis etwa:

 Wieder abspeichern.

Wiederholen der Titration mit anderen Konzentrationen: Spülen Sie die Apparatur sorgfältig und wiederholen Sie diese Titration mit den Konzentrationen c=1mol/L und c=0,01mol/L. Speichern Sie jede Titration unter einem anderen Namen ab oder verwenden Sie die Messfenster 2-5!

 

 

 

Auswertung:

Erstellen der Excel-Dateien. 

  1. Clicken Sie auf der Karte Schreiber auf das Feld Werte-Tabelle und warten Sie, bis die Tabelle erstellt ist (dieser Vorgang kann bis zu einigen Minuten dauern!).
     
  2. Wählen Sie nun im Menü Datei - Tabelle exportieren und geben Sie der Datei einen Namen analog zur CHX-Datei, also z.B. HCL-01.TXT. Wiederholen Sie diesen Schritt für die beiden anderen Dateien, indem Sie sie öffnen und die Daten exportieren.
  3. Nun können Sie das Programm ChemEx beenden und Excel oder eine andere Tabellenkalkulation starten. Öffnen Sie die erste Datei mit den exportierten Daten als Typ ANSI durch Tabulatoren getrennt. Speichern Sie diese Datei unter einen Namen analog zur TXT-Datei, also z.B. HCL-01.XLS.
  4. Sie haben ggf.  Excel-Dateien mit den Werten bei den verschiedenen Konzentrationen erzeugt. Um aus diesen Daten eine gemeinsame Grafik erstellen zu können, müssen Sie die Daten in 1 Datei kopieren. Öffnen Sie eine neue Datei zusätzlich zur noch geöffneten Datei.
  5. Kopieren Sie nun die Spalte mit dem Volumen auf das neue Blatt in Spalte A und anschließend die zugehörigen pH-Werte in Spalte B. Nun sollten also das Volumen und der zugehörige pH-Wert direkt nebeneinander auf dem neuen Blatt stehen.
  6. Öffnen Sie nun das nächste Excel-File und kopieren die Spalte mit dem Volumen direkt unter die Volumen-Werte, die Sie soeben in Spalte A kopiert haben. Verfahren Sie ebenso mit den pH-Werten dieser Konzentration, aber fügen Sie die Werte jetzt in Spalte C ein.
  7. Öffnen Sie wiederum das nächste Excel-File und kopieren die Spalte mit dem Volumen direkt unter die anderen Volumen-Werte der Spalte A. Die pH-Werte sollten Sie nun in Spalte D einfügen, d.h. ihr Excel-Blatt sollte so aufgebaut sein (hier sind die Werte natürlich gekürzt!):

 

 

 

  1. Jetzt haben Sie also alle benötigten Werte auf dem gleichen Blatt stehen. Speichern Sie nun dieses Ergebnis, z.B. unter dem Namen HCL.XLS ab.
  2. Sie haben es fast geschafft: markieren Sie die 4 Spalten und erstellen Sie daraus ein X-Y-Diagramm.

Anregung: Vergleich der Leitfähigkeit verschiedener Konzentrationen. 

Schließen Sie doch mal die Leitfähigkeitssonde zusätzlich an und zeichnen Sie die Werte während der pH-Messung auf. Führen Sie anschließend die oben beschriebene Auswertung in MS Excel mit den Leitfähigkeitswerten durch!
Die hier downloadbaren Parameter für ChemEx enthalten bereits die Einstellungen und die Auswertung für die Leitfähigkeit.
Download:

Salzsäure c=0,01mol/L mit NaOH c=0,01mol/L (pH-Wert, Leitfähigkeit): 

Anleitung für Lehrer Anleitung für Schüler Parameter für ChemEx
 Salzsäure c=0,1mol/L mit Natronlauge c=0,1mol/L (pH-Wert, Leitfähigkeit): 
Anleitung für Lehrer Anleitung für Schüler Parameter für ChemEx
 Salzsäure c=1mol/L mit Natronlauge c=1mol/L (pH-Wert, Leitfähigkeit): 
Anleitung für Lehrer Anleitung für Schüler Parameter für ChemEx

© Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de, Stand: 06.10.16

Didaktik der Chemie
Universität Bayreuth