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實驗 十 酸鹼指示劑與 pH 值測定. 一 . 目的 觀察各種酸鹼指示劑在不同 pH 值溶液 中顏 色的變化, 並利用指示劑的呈色,判定鹽 類水溶液的 pH 值。. 二 . 原理 ( 一 ) 水的解離及 pH 的定義 水有極微程度的解離,稱為自解離反應。 H 2 O (l) H + (aq) + OH ﹣ (aq) (10-1) [H + ][OH - ] K = ————— (10-2) [H 2 O] K w = [H + ][OH - ] (10-3)
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一.目的 觀察各種酸鹼指示劑在不同pH值溶液中顏 色的變化, 並利用指示劑的呈色,判定鹽 類水溶液的pH值。
二.原理 (一) 水的解離及pH的定義 水有極微程度的解離,稱為自解離反應。 H2O(l) H+(aq) + OH﹣(aq) (10-1) [H+][OH-] K = ————— (10-2) [H2O] Kw=[H+][OH-] (10-3) Kw稱為水的離子積常數(ion product constant) pH的定義如下﹕ pH =- log[H+] (10-4)
(二) 鹽類的水解反應 A-(aq) + H2O(l) HA(aq) + OH-(aq) [HA][OH-] Kb = (10-2) [A-] M+(aq)+H2O(l) MOH(aq) + H+ (aq) [H+][MOH] Ka = [M+] Ka > Kb呈酸性 Kb > Ka呈鹼性
(三) 酸鹼指示劑 In + H2O OH﹣+ HIn+ (10-6) 鹼性顏色酸性顏色 (In表示鹼性指示劑) [HIn+][OH﹣] Kb = —————— (10-7) [In] HIn + H2O H3O+ + In﹣ (10-8) 酸性顏色鹼性顏色 (HIn表示酸性指示劑) [H3O+][In﹣] Ka = —————— (10-9) [HIn]
當溶液中[HIn] ≧10 [In-] 即[H3O+] ≧ 10Ka,pH ≦ pKa - l, 可見到指示劑帶酸性顏色 同理,當pH ≧ pKa + 1,可見到指示劑帶鹼 性顏色。 酸性顏色 變 色 範 圍 鹼性顏色 pKa - l pKa pKa + l
三. 儀器與材料 投影片一張 塑膠滴管26支 燒杯(200 mL、3個)
四. 藥品 (一) 指示劑: 甲基橙(0.l%methyl orange) 甲基紅(0.l%methyl red) 酚紅(0.l%phenol red) 酚酞(0.l%phenolphthalein) 茜素黃R (0.l%alizarin yellow R) 溴瑞香草藍(0.l%bromothymol blue) 廣用指示劑(universal indicator,甲基紅、 溴瑞香草藍及酚酞混合液)
(二) 鹽類水溶液﹕ l M氯化銨 (NH4Cl) l M氯化鈉 (NaCl) l M醋酸銨 (H3COONH4) l M醋酸鈉 (CH3COONa) l M碳酸氫鈉 (NaHCO3) (三) pH 2~13緩衝溶液
五. 實驗步驟 1.準備乾淨塑膠滴管,在吸球上貼妥各種指示 劑、標準pH值緩衝溶及鹽類水溶液的標籤。 2. 依標籤所示,吸取各種試劑約l mL,將吸球部 份朝下,滴管口向上,倒置於燒杯中存放。 3. 參看表10-1,在印有「酸鹼指示劑顏色變化測 試表」之投影片上 ,在每一方格內依縱軸標 示橫向滴加pH 2~13緩衝溶液及1 M的鹽類水 溶液各一滴﹔再於直欄格位內依橫軸標示滴 加一滴指示劑,以使二液滴混合。觀察並記 錄顏色變化。 4. 依顏色變化判斷鹽類及待測液之pH值。
各種指示劑顏色變化及pH範圍 甲基橙 紅3-5 橙 甲基紅 粉紅4-6 黃 溴瑞香草藍 黃6-8 藍 酚紅 黃6-7 紅 酚酞 無8-10 紫紅 茜素黃R 黃10-12 紅 廣用指示劑 橙5-8藍