实验教学
基于AI视觉辅助技术与pH传感的锌镁离子连续滴定分析*
王姿涵, 丁宁, 周姝含, 颜静雨, 刘红云**
放射性药物教育部重点实验室 北京师范大学化学学院 北京 100875
Continuous Determination of Zinc and Magnesium Concentrations in Unknown Solutions Based on Artificial Intelligence Visual Aided Technology and pH Sensing
WANG Zi-Han, DING Ning, ZHOU Shu-Han, YAN Jing-Yu, LIU Hong-Yun**
Key Laboratory of Radiopharmaceuticals, Ministry of Education, College of Chemistry, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
摘要： 2种金属离子的连续直接滴定是高等教育理工科院校中基础化学实验的必修内容。设计了基于人工智能(AI)视觉辅助与pH传感技术连续测定锌镁混合液中锌、镁含量的新实验。基于化学分析中的络合滴定原理,通过控制溶液酸度实现乙二胺四乙酸(EDTA)标准溶液对锌、镁混合离子溶液中2种离子的连续滴定。借助pH传感器实时控制络合滴定反应条件,解决传统滴定实验中使用pH试纸带来的试剂损耗问题,也避免了可能干扰终点颜色判断的酸碱指示剂的使用。提出采用甲基百里香酚蓝(MTB)单一指示剂进行连续滴定的新策略,结合AI视觉辅助技术对络合滴定的终点颜色变化进行实时识别与分析,快速精准判断滴定终点。实际应用结果表明,新方法测量的实验效率高,相对平均偏差小,重现性好,装置简单,易于推广,为络合滴定中2种金属离子含量的连续测定提供了一种高效、可靠且智能化的新案例。本实验的设计响应了可持续性发展的绿色化学理念,提升了学生的数字化应用能力,且通过实验拓展与验证过程提升了学生的创新思维与科学素养。
关键词： 连续滴定 ,
调节酸度 ,
AI视觉辅助 ,
pH传感 ,
甲基百里香酚蓝
收稿日期: 2025-07-12
基金资助: *北京师范大学“十四五”期间高等教育领域教材建设项目资助课题
通讯作者:
**E-mail: liuhongyun@bnu.edu.cn
引用本文:
王姿涵, 丁宁, 周姝含, 颜静雨, 刘红云. 基于AI视觉辅助技术与pH传感的锌镁离子连续滴定分析* [J]. 化学教育（中英文）, 2026, 47(2): 61-69
[1]
华东师范大学,东北师范大学,陕西师范大学,等.分析化学实验.5版.北京:高等教育出版社,2024:61-63
[2]
郭栋才,蔡炳新,陈贻文.基础化学实验.3版.北京:科学出版社,2021:240-242
[3]
罗世忠,魏庆莉,李会平.基础化学实验.3版.北京:科学出版社,2020:169-172
[4]
赵新华.化学基础实验.2版.北京:高等教育出版社,2013:208-210
[5]
张林,龚放宇.新疆有色金属,1994(1):42-46
[6]
张林.重庆环境科学,1994(1):55-57
[7]
张林.湖南冶金,1994(6):47-49
[8]
钟国清,陈阳.广东饲料,2005(4):42-43
[9]
倪哲明.新编基础化学实验(I)——无机及分析化学实验.2版.北京:化学工业出版社,2015:99-100
[10]
Kosenkov Y,Kosenkov D.Journal of Chemical Education,2021,98(12):4067-4073
[11]
Yan C,Cowie M,Howcutt C,et al.Chemical Science,2023,14(20):5323-5331
[12]
Gao Y,Meng D,Li X,et al.Journal of Chemical Education,2025,102(6):2436-2442
[13]
刘红云,邵娜,欧阳津,等.分析化学——化学分析部分.4版.北京:高等教育出版社,2024
[14]
Dai T,Vijayakrishnan S,Szczypiński F T,et al.Nature,2024,635:890-897
[15]
Simões G B,Badolato P V,Ignácio M D,et al.Journal of Chemical Education,2020,97(2):522-527
[16]
Jumper J,Evans R,Pritzel A,et al.Nature,2021,596:583-589
[17]
魏巧华,孙瑞卿,许紫婷.化学教育(中英文),2022,43(6):77-82
[18]
Ryan M S,Micah E H,Jeremy T M,et al.Journal of Chemical Education,2022,99(11):3723-3730
[19]
崔顺植,张善玉,秦元满,等.延边大学医学学报,1999(2):111-112
[20]
张维福.中国卫生统计,2025,42(2):297-300
[21]
张倩,杨颖,刘刚,等.光谱学与光谱分析,2023,43(1):280-288
