實驗10酸鹼指示劑與pH值測定
一、 目的 :
觀察各種酸於指示劑在不同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
水有極微程反的解離，稱為自解離反應 (autoionization)。
由於水的濃度很大，約為55 M，因此在稀薄溶液中可視為定值，故平衡常數可表示為:
Kw = [H+][OH-]
其中，Kw稱為水的離子積常數 (ion product constant) ; 。水中的氫離子濃及通常很低，為方便起見，以pH值表示，pH的定義如:
pH = -log[H+]
以25"C時的純水為例，[H+]與[OH-]均為1.0×l0-7 M，pH值為7.00。
(二) 、鹽類的水解反應
一般鹽類多為強電解質，當溶解於水中，會完全解離產生陽離子與陰離子。這些離子若與水反應，產生H+或OH-，就會使溶液呈酸性或鹼性，這類反應稱為水解 (hydrolysis)
。衍生自弱酸 (HA) 的陰離子 (A-) 水解，會產生OH+(aq)，使溶液呈鹼性 :
而衍生自強酸的陰離子，如NO3-，為極弱鹼，與水幾乎不反應，故不影響溶液pH值。若陰離子，含有可解離的氫質子，如HCO3-，它們與水作用後使溶液呈酸性或鹼性，需視此離子ꨊ摘b與Ka值大小而定。若Kb大於Ka，則溶液呈酸性 ;
若Ka大於Kb，則溶液呈鹼性。所有的陽離子，除了鹼金屬與鹼土金屬中的Caz+、Sr2+和Baz+，其它金屬陽離子在水中均水解產生H+(aq)，使溶液呈酸性。因此，依據以上的原則，就
可由組成鹽類的陰、陽離子走否水解 ;來判所其水溶液的酸鹼性。
(三) 、酸鹼指示劑
酸鹼指示劑本身為一種弱的有機酸或弱的有機鹼，所以在溶液中可與氫離子達到平衡，其顏色隨著溶液的pH值而變化。
因此，一般酸鹼滴定於選擇指示劑時，若溶液當量點的pH值介於指示劑的變色範圍內，那麼該指示劑就可用在這個滴定反應上。
不同的酸鹼指示劑各有不同的變色範圍。以常用的盼猷為例，它的pKa為9.4，變色範固在pH
8-10之間，由無色變為紫紅色。若將它滴在鹽類水溶液中，由顏色的變化就可判所溶液的酸鹼性。如果使用變色範圍不同的指示劑分別滴入溶液中，由各別顏色的變化就可進一步推
定出溶液的pH值為何。在本實驗中，將觀察七種指示劑顏色的史化並用以測定各種鹽類水溶液的pH值。
三、儀器
投影片一張
燒杯 (200mL、3個)
塑膠滴管26支
四、藥品
(一) 、指示劑
甲基橙 ( methyl orange )
溴瑞香草酚藍 (bromothymol blue)
酚臥 (phenolphthalein)
廣用指示劑 ( universal indicator)
甲基紅、溴瑞香草酚藍及酚猷混合液
甲基紅 (methyl red)
酚紅 (phenol red )
茜素黃R (alizarin yellow R)
(二) 、鹽類水溶液
lM氯化銨 (NH4CI)
lM醋酸銨 (CH3COONH4)
lM碳酸氫鈉 (NaHCO3)
lM氯化鈉 (NaCl)
lM醋酸鈉 (CH3COONa)
食醋
(三) 、pH2~13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值緩衝溶液、及鹽類水溶液的標箴。
2. 依標籤所示，吸取各種試劑約lmL，將吸球部份朝下，滴管口向上，倒置於燒杯中存放。
3. 將一張空白投影片襯墊於，酸鹼指示劑顏色變化測試表白紙上方。在每一方格內依縱軸標示橫向滴加pH 2-13緩衝溶液及l M的鹽類水溶液各一滴 ;
再於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。
註 : 保持滴管口垂直懸空向下，並小心擠壓吸球，使所滴溶液恰
為一滴並滴於方格的中央。注意滴管口勿觸及投影片上的溶
液以避免污染。
4. 用水將投影片沖洗乾淨，並用紙巾拭乾 ;
裝盛試劑的塑膠滴管管口朝上吸球向下直於燒杯中，留待下一班使用。實驗過程中若滴管不慎污染，應先將其內所裝試劑壓擠出，再以蒸餾水沖洗數次。
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