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1、中考科学探究实验设计:酸、碱溶液与指示剂的作用 1化学反应原理: 石蕊和酚酞等酸碱指示剂能与酸溶液或碱溶液作用,生成不同颜色的物质,因此可 用这些物质指示酸或碱,称为酸碱指示剂。其显色情况如下表。 指示剂酸性溶液中性溶液碱性溶液 石蕊红色紫色蓝色 酚酞无色无色红色 很多植物色素在酸溶液或碱溶液中也显不同的颜色,也可用于作为酸碱指示剂。 2实验仪器 :试管、滴管、研钵、纱布等。 实验药品 :石蕊试液、酚酞试液、食醋、石灰水、稀盐酸、稀氢氧化钠溶液、牵牛 花、月季花、紫卷心菜、胡萝卜、酒精、蒸馏水等。 3探究方案 : 方案一: 将 8 支试管分成两组,每组的4 组试管中分别加入少量食醋、石灰水、稀
2、盐酸、稀氢氧 化钠溶液。 向其中一组试管中滴入几滴紫色石蕊试液,向另一组试管中滴入几滴无色酚酞试 液。观察现象。 加入石蕊试液后的颜色加入酚酞试液后的颜色 食醋红色无色 石灰水蓝色红色 稀盐酸红色无色 稀氢氧化钠溶液蓝色红色 以上实验证明石蕊试液遇酸变红色,遇碱变蓝色;酚酞试液遇酸显无色,遇碱显红色。 方案二: 取几种植物的有色花瓣或有色表皮,如牵牛花瓣、月季花瓣、紫卷心菜叶、胡萝卜 皮等,放入研钵中捣烂,加适量的酒精溶液(乙醇与水的体积比以11 为宜)浸泡十分钟。 用纱布将浸泡出的汁液过滤或挤出,得到指示剂; 将自制的指示剂分别滴加到食醋、石灰水、稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中,检测指示 剂的变色
3、情况。 4探究评价 : 本实验的操作很简单,但现象是否明显,在于指示剂的配制。市售的石蕊试剂中含有较 多的红色素杂质 ,若没有除去就配成溶液,将该试液加入碱性溶液中后,由于红色素的干扰, 使颜色偏紫,现象不明显。酚酞不溶于水,因此,酚酞试液浓度过大,在溶液中易形成白色 浑浊,干扰了实验现象的观察。氢氧化钠溶液浓度过大,滴加酚酞试液后,变红色后会立即 变无色,教师在学生面前可能遇到“有理说不清”的尴尬。所以,氢氧化钠溶液的浓度切不 可过高,一般在0.1 mol L 以下为宜。 理论上 ,有色植物器官的浸出液都可以做酸碱指示剂,但有些植物色素在酸碱溶液中变 色不明显。教师要多取几种植物色素,通过比
4、较有选择性地推荐给学生。一般来说,在自然 条件下颜色较深的植物花瓣、果皮、茎叶表皮等,变色相对比较明显。 5资源开发 : 月季花、菊花、喇叭花、丝瓜花、一串红、牵牛花、凤仙花等浸出液在酸性溶液或 碱性溶液里会明显地显示不同的颜色。只要把这些花切碎捣烂,用酒精浸制,所得浸泡液也 可以用作酸碱指示剂。 植物浸出液颜色遇酸时颜色遇碱时颜色 白菜叶绿色黄色黄绿色 月季花土红色桃红色黄色 红玫瑰红色红色黄色 牵牛花紫色红色蓝色 经比较精确的试验,红萝卜皮浸出液、紫卷心菜浸出液和米苋菜浸出液的变色范围 如下表。由于浸出液的浓度和制做方法上的差异,其变色范围略有差异。仅供参考: pH012345678910
5、11121314 红萝卜皮浸出液红色紫红色绿色黄色 紫卷心菜浸出液红色浅紫色蓝色青绿色绿色黄色 米苋菜浸出液紫红色玫瑰红色洋红色黄色黄绿色亮黄色 常见酸、碱指示剂 指示 剂 指示 剂本 身性 质 在酸 溶液 中的 颜色 在碱 溶液 中的 颜色 室温下变色 范围( pH) 配制方法 每 10 mL 试 液用 的滴 数 甲基橙碱红黄3.14.4每升水中溶解1 g(0.1%)。1 石蕊酸红蓝5.08.0 1g 石蕊溶于50mL 水中,静置 一昼夜后过滤。在滤液中加入 30mL95% 乙醇,再加水稀释至 100mL 。 3 酚酞酸无深红8.210.0每升 90%乙醇中溶解1g。13 百 里 酚 蓝 酸
6、红黄1.22.8 0.1g 指示剂溶于4.3mL0.05mol L NaOH 溶液中研匀,用水 稀释至250mL(0.04%);或 1g 溶液于 1L 20%乙醇中。 12 甲基黄碱红黄2.34.0每升 90%乙醇中溶解1 g。1 溴酚蓝酸黄蓝3.04.6 0.1g 指示剂溶于3mL0.05mol L NaOH 溶液中研匀,用水 稀释至 250mL;或每升20%乙 醇中溶解1g。 1 溴 甲 酚 蓝 酸黄蓝3.85.4 0.1g 指示剂溶于3mL0.05mol L NaOH 溶液中研匀,用水 稀释至 250mL;或每升20%乙 醇中溶解1g。 1 甲基红碱红黄4.26.3每升 60%乙醇中溶解
7、1g。1 酚红碱黄红6.68.9 0.1g 指示剂溶于5.7mL0.05mol L NaOH 溶液中研匀,用水 稀释至 250mL。 1 中性红碱红黄橙6.88.0每升 60%乙醇中溶解1g。1 百 里 酚 酞 酸无蓝9.410.6每升 90%乙醇中溶解1g。12 6. 创新思维 : 当酚酞试液滴入较浓的NaOH 溶液(大于2.0 molL),立即显紫红色,很快褪 成无色;再滴入无色酚酞,又显红色,立即又褪成无色,可以如此反复多次。实验还表明, NaOH 溶液的浓度越大,红色褪去的速度越快。 把上面实验中滴有酚酞并褪成无色的NaOH 溶液分装在几支试管中,做如下实验: 加热煮沸,红色又复出现,
8、冷却红色又消失;再加热,再冷却,上述现象不断重复。 滴入稀盐酸(或稀硫酸)又出现红色,滴入过量稀盐酸(或稀硫酸)将溶液酸化, 红色又消失。 将溶液加水稀释若干倍(10 倍以上),再滴入酚酞试液或把稀释液加热煮沸,都会 再次显红色 。前者说明稀释液仍显碱性,后者说明稀释液在加热时有酚酞生成跟碱反应显红 色。 把 1.0 molL NaOH 溶液稀释成不同浓度的溶液,再滴入酚酞试液。现象记录如 下: NaOH 溶液浓度( mol L) 1.00.80.60.40.20.10.05 NaOH 溶液体积( mL)5555555 酚酞试液(滴)3333333 红色褪去时间(min)45671012 15
9、 20 3040 4050 数小时 实验说明,溶液浓度小于0.6 molL 之后,红色褪去的时间长,褪色也很不彻底(呈 粉红色)。 在浓氨水、饱和Na2CO3溶液,饱和石灰水,以及浓度小于0.05 molL 的 NaOH 溶液中滴入酚酞试液,溶液都呈红色,而且红色均几乎不褪。 酚酞与氢氧化钠溶液反应,其实是酚酞与氢氧化钠生成钠盐的过程。酚酞钠盐有红色二 钠盐和无色三钠盐,它们之间存在如下图21-1 所示的转化关系: 图 211 酚酞的二钠盐只有在稀碱溶液中才是的,当NaOH溶液浓度大于.molL 或在 pH 值大于 13的强碱性溶液中,这种红色会转化为无色的三价钠盐。 无色三钠盐在水溶液中相当稳定,但与酸反应时又重新生成酚酞二钠盐呈红色。所以在 浓碱溶液中滴加酚酞后又变无色的溶液中,滴加酸溶液, 一方面酸将碱中和了使碱的浓度降 低,同时又使三钠盐转化为二钠盐,溶液再次转化为红色。 有鉴于此,在做指示剂和碱反应的实验时,可以选用任意浓度的氨水或石灰水,也可以 用 Na2CO3溶液代替,尽可能不要用NaOH、KOH 等溶液,也不要用pH13 的碱溶液。
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