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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。

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1 實驗十 酸鹼指示劑與 pH 值測定

2 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。

3 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) K w 稱為水的離子積常數( ion product constant ) pH 的定義如下﹕ pH = - log[H + ] (10-4)

4 ( 二 ) 鹽類的水解反應 A - (aq) + H 2 O (l) HA (aq) + OH - (aq) [HA][OH - ] K b = (10-2) [A - ] M + (aq) +H 2 O (l) MOH (aq) + H + (aq) [H + ][MOH] K a = [M + ] K a > K b 呈酸性 K b > K a 呈鹼性

5 ( 三 ) 酸鹼指示劑 In + H 2 O OH ﹣ + HIn + (10-6) 鹼性顏色 酸性顏色 (In 表示鹼性指示劑 ) [HIn + ][OH ﹣ ] K b = —————— (10-7) [In] HIn + H 2 O H 3 O + + In ﹣ (10-8) 酸性顏色 鹼性顏色 (HIn 表示酸性指示劑 ) [H 3 O + ][In ﹣ ] K a = —————— (10-9) [HIn]

6 當溶液中 [HIn] ≧ 10 [In - ] 即 [H 3 O + ] ≧ 10K a , pH ≦ pK a - l , 可見到指示劑帶酸性顏色 同理,當 pH ≧ pK a + 1 ,可見到指示劑帶鹼 性顏色。 酸性顏色 變 色 範 圍 鹼性顏色 pK a - l pK a pK a + l

7 三. 儀器與材料 投影片一張 塑膠滴管 26 支 燒杯( 200 mL 、 3 個)

8 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 )

9 ( 二 ) 鹽類水溶液﹕ l M 氯化銨 (NH 4 Cl) l M 氯化鈉 (NaCl) l M 醋酸銨 (H 3 COONH 4 ) l M 醋酸鈉 (CH 3 COONa) l M 碳酸氫鈉 (NaHCO 3 ) ( 三 ) pH 2~13 緩衝溶液

10 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。

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13 紅橙 甲基橙 紅 3-5 橙 粉紅黃 甲基紅 粉紅 4-6 黃 黃紅 酚紅 黃 6-7 紅 無紫紅 酚酞 無 8-10 紫紅 黃紅 茜素黃 R 黃 紅 黃藍 溴瑞香草藍 黃 6-8 藍 橙藍 廣用指示劑 橙 5-8 藍 各種指示劑顏色變化及 pH 範圍


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