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化学示範实验:酸硷彩虹玻璃管(Acid-Base Rainbow Tube)〔II〕? 请按此连结,参阅「酸硷彩虹玻璃管[I]」 原理和概念 ● 传统的广用指示剂是由水、甲醇、正丙醇、酚酞(phenolphthalein)、溴瑞香草蓝(bromothymol blue)、甲基红(methyl red)、瑞香草蓝(thymol blue)混合而成,广用指示剂的成分与酸硷颜色变化,如图七所示。典型的广用指示剂在不同的pH值之颜色变化,如图八所示。 图七 广用指示剂的成分与酸硷变色。 图片来源:陈少军製作 图八 广用指示剂于不同pH溶液下的颜色。 图片来源:http://homepages.ius.edu/dspurloc/c121/repelem.htm ● 市售pH试纸(pH indicator strip)含有多种酸硷指示剂,有些製作方式是以混合各种指示剂均匀涂抹在试纸上,如图九的左图所示。有些製作方式则是以各种指示剂分开地涂抹在试纸上,如图九的右图所示。 图九 市售广用指示纸。图片来源:http://www.gasgoo.com/auto-produ ... nt-960/1244992.html and https://www.vwrsp.com/catalog/pr ... ?product_id=4644399 ● 广用指示剂有两种不同的配置方法,方法一:溶解0.05 g甲基橙(methyl orange)、0.15 g甲基红、0.30 g溴瑞香草蓝和0.35 g酚酞于1 L的乙醇/水溶剂(乙醇:水体积比为2:1)中。方法二:将解150 mg酚酞、150 mg溴瑞香草蓝、113 mg甲基橙、225 mg茜素黄R(Alizarin yellow R)、75 mg溴甲酚绿((bromocresol green)和150 mg m-甲酚紫(m-cresol purple)于1 L的水中。 ● 酸稀释时pH值会增加,但不会大于7.0;硷稀释时pH值会减少,但不会比7.0小。 教学提示 ● 教师準备药品与器材:10分钟,示範时间:5-10分钟,固定在墙面的玻璃管可让学生观察很久。这个实验由老师示範,不需花太多时间,但效果显着。 ● 教师可用弱酸(如醋酸)、弱硷(如氨水)来进行此示範实验,刚开始的示範效果与使用强酸和强硷大致相同,但是同一支玻璃管使用数次之后,酸硷的颜色变化会变得迟钝,而不能显现极酸与极硷的颜色,甚至没有颜色变化,这是一个缓冲溶液的极佳示範。 ● 教师示範此实验可以融入酸硷性质、pH值和缓冲溶液等概念于酸硷化学的课程或单元中。 ● 指示剂与水的比例,取决于指示剂的种类以及玻璃管的半径,请由指示剂:水 = 1:20开始调整,浓度太低则颜色太淡不明显,浓度太高则颜色过深偏黑也不好看,需事先试验以调整恰当浓度。 ● 特别注意:塞入橡皮塞于玻璃管的上端时,会造成管内压力的增加,因而可能会使底端的另一橡皮塞脱落。因此,塞入橡皮塞时,必须同时用另一手压住底端的橡皮塞。 ● 滴入酸硷的量并不是很重要,一般而言在100 mL的管子中3、4滴就可以了,愈大的管子要滴愈多。 ● 操作时尽量在白色背景前展示玻璃管,让学生有最佳的观察环境。 ● 提醒示範者:现场演示示範实验所展现的变化现象的临场感,以及激发互动讨论的教学效果,比单纯的播放影片好很多。 ● 这个示範实验所使用的药品和器材可重複使用,剩余的药品亦可使用,最好装在一个标示「酸硷彩虹玻璃管」或放在相似主题的置物箱或置物柜中,方便以后上课使用。 问题 1. 请问分别滴入0.1 M HCl和0.1 M NaOH时,玻璃管中的溶液有何颜色变化?翻转玻璃管数次后,有何颜色变化? 2. 请问玻璃管要来回翻转多少次,溶液才能完全混合均匀,恢复原本的绿色? 3. 在传统的广用指示剂中,哪一种指示剂可以只是最低pH值的变色?哪一种指示剂可以只是最高pH值的变色? 4. 当只有酸加入水中时,看见的pH值最大是多少? 5. 在玻璃管管中的某个部分有10-10 M HCl,此处的pH值是多少?呈现甚么颜色? 安全 ● 请戴护目镜、着实验衣,溅出的酸硷需用大量清水沖洗。 ● 固定在墙上长时间展示用的玻璃管,需考虑安全问题。 ● 示範这个实验实行适当的风险评估是老师的责任。 参考资料 1. pH Rainbow Tube, http://chemmovies.unl.edu/chemistry/beckerdemos/BD024.html. 2. Universal indicator, http://en.wikipedia.org/wiki/Universal_indicator. 3. Acid-Base Indicators, http://antoine.frostburg.edu/che ... se/indicators.shtml. 4. Chemistry Tutorial, http://www.ausetute.com.au/indicata.html. 5. Properties of Some Representative Elements Class Notes, http://homepages.ius.edu/DSPURLOC/c121/RepElem.htm. 6. Universal Indicator Paper, http://www.gasgoo.com/auto-produ ... nt-960/1244992.html. 7. pH Indicator Strips, https://www.vwrsp.com/catalog/pr ... ?product_id=4644399. 查看更多
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简介
职业:青岛鲁海光电科技有限公司 - 化工研发
学校:邵阳学院 - 生物与化学工程系
地区:河北省
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