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) ; 在25"C時，
其值為1．O x lO-14。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．O x 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N03、，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，需視此離子的Kb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，再以蒸餾水沖洗玫
次。
實驗9溶解度法則
一、目的 : 觀察各種陰、陽離子溶液混合，所產生之沉澱反應，以學習
並印證溶解度法則 (solubility mle) 。
二、原理
離子性固體在水中的溶解度各不相同，有的溶解度很大，有的
很小 ; 例如硝酸銀 (AgNO3 ) 及氯化銀 (AgCl) 雖然同為含銀鹽
類，但在水中的溶解度差異卻很大，分別為2500 g/L與l．93 mg/L。
因此，若將兩種鹽類水溶液混合，當有溶解度較小的化合物生成
時，則含發生沉澱反應。例如 : 在硝酸銀水溶液中滴加鹽酸，可觀
察到白色氯化銀沈澱生成。
沉澱反應是重要的化學分析工具。以陽離子定性分析實驗為
例，利用沉澱反應，可將溶液中某些陽離子生成固體沉澱，而與其
他陽離子分離 ; 或走利用所產生具有特殊顏色的沉澱，而鑑定某一
陽離子的存在。因此，推測溶液混合是否會有沉澱反應發生及生成
何種沉澱，是一般學生應具有的化學常識。
離子性固體的溶解性，經由實驗的觀察發現當陽離子為IA族元
素或NH4+，陰離子為硝酸根 (N03-) 或醋酸根 (CH3C0O-) 時為可
溶性鹽類 (溶解度 >= 0．l M) ; 碳酸鹽 (C032-) 類化合物多為水不
溶性 (溶解度 >= 0．Ol M) 等 ; 而歸納出一些簡單的法則
，我們總稱之為 「溶解度法則」 。在本實驗中，使用裝盛著
待測試離子溶液之塑膠滴管，在一張印著「溶解度法則一陰、陽離
子沉澱反應測試表」的投影片上進行點滴實驗，簡單且快速的印證
，溶解反法則」 。
三、儀器
投影片一張
燒杯 (400mL，2個)
塑膠滴管20支
四、藥品
(一) 、陰離子試劑
0．l M醋酸鈉 (CH3COONa)
0．l M硫酸鈉 (NazSO4)
0．l M碳酸鈉 (NazCO3 )
0．lM硫化銨 (NH4)2S．9Hz0)
0．l M氯化鈉 (NaC1)
0．lM氫氧化鈉 (NaOH)
0．lM磷酸氫鈉 (Na2HPO4)
(二) 、陽離子試劑
0．l M硝酸銀 (AgNO3)
0．l M硝酸鉛 (Pb(N03)z )
0．l M硝酸銅 ( Cu(N03)z、3HzO ) 0．l M硝酸鉍 ( Bi(NO3)3．5Hz0 )
0．l M硝酸鐵 (Fe(N03)3．9HzO) 0．l M硝酸鈷(II) (Co(NO3)2．6Hz0)
0．l M硝酸鋅 (Zn(NO3)2．6HzO) 0．lM硝酸鋁 (Al(NO3)3，9Hz0 )
0．l M硝酸鎂 (Mg(NO3)2．6HzO) 0．lM硝酸 (Ca(NO3)2．4Hz0)
0．lM硝酸鉀 (KNO3) 0．lM硝酸銨 (NH4N03)
五、實驗步驟
1． 取乾淨的塑膠滴管，在吸球上貼妥待測試劑之標籤 (可特別強調
陽離子或陰離子部份，並分別吸取約l mL的試劑
後，將吸球部份朝下，滴管口向上，倒置於燒杯中存放 。
2． 參看表9-2，在印有 '溶解度法則一陰、陽離子沉澱反應測試
表」之投影片上，於每一方格內依縱軸標示橫向滴加一滴陽離子
試劑。再於直攔格位內依橫軸標示滴加一滴陰離子試劑，以使二
液滴混合。
註 : 保持滴管口垂直懸空向下 ，小心擠壓吸球，使所滴溶液恰為
一滴，且滴於欄位的中央。滴管口不可碰觸到投影片上之液
滴，以避免污染。
3． 觀察並記錄陰、陽離子溶液混合後走否有沉澱生成及顏色變化。
為便於觀察，投影片下應襯墊白紙。
4． 因檢測試劑多含污染性強之重金屬，應先使用洗瓶將投影片上試
劑沖洗集中於燒杯，此廢液倒入回收桶內。然後用水將投影片沖
洗乾淨，並用紙巾輕拭乾後，置於桌面。
5． 裝盛陰、陽離子待測試劑之塑膠滴管，應分類整理後，管口朝上
置放於燒杯中，留待下一實驗班使用。若實驗過程中有滴管被污
染，則應先將滴管內試劑擠出，再以蒸餾水沖洗數次。
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