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。 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 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 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