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) [H

A][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 ＋ ] 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 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。

甲基橙 紅紅 3-5 橙橙甲基紅 粉紅粉紅 4-6 黃黃

酚紅 黃黃 6-7 紅紅酚酞 無無 8-10 紫紫紅紅茜素黃 R 黃黃 10-12 紅紅

溴瑞香草藍 黃黃 6-8 藍藍

廣用指示劑 橙橙 5-8 藍藍

各種指示劑顏色變化及 pH 範圍