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夢幻魔術杯---酸鹼作用之三
by yangsp, 2011-06-29 00:14:02, 人氣(6926)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:莊淑敏  E424020


夢幻魔術杯---酸鹼作用之三

簡介

利用在高腳杯內上下呈現不同 pH 值,造成廣用指示劑呈現不同的顏色,猶如調酒師或魔術師的傑作。

示範步驟

1. 在高腳杯內裝入約 6 克(約 2 匙)細粒的碳酸鈉固體於杯底。 
2. 倒入約 7 分滿的蒸餾水,倒入時略沖一下杯壁,以便沖下碳酸鈉固體。
3. 加入約 2 mL 的廣用指示劑,並用玻棒小心地沿杯壁畫圓攪拌,使之呈紫色。
4. 小心地沿著杯壁加入 2 M 的鹽酸,當顏色發生改變時,小心地沿杯壁畫圓攪拌上層液(註1)。
5. 再小心地沿著杯壁加入 2 M 的鹽酸,當顏色又發生改變時,小心地以玻棒沿杯壁畫圓攪拌上層液(註2)。
6. 持續操作步驟(5)至顏色不再改變時,再加入 1 滴指示劑,以使上層的顏色更明顯,結果如圖一所示。
7. 仔細觀察杯內上下各層的不同色環。
註 1:若希望第二層的寬度大一點,則可多加一些鹽酸。
註 2:攪拌時玻棒要漸次上移,以免破壞下層的色環。

圖一  夢幻魔術杯


溶液和器材

1.
高腳杯一個(口徑愈小長度愈長愈好)。
2.
2M鹽酸:取濃鹽酸約 33,用蒸餾水稀釋至 200 毫升。
3.
碳酸鈉粉末若干。
4.
廣用指示劑一瓶。
5.
蒸餾水若干。
6.
玻棒一支。

原理和概念

1. 廣用指示劑的呈色:與〝搖身多變〞的實驗之資料相同。
2. 因原來的溶液為鹼性,故滴入廣用指示劑後溶液呈紫色。在加入 2M的鹽酸後,會慢慢中和碳酸鈉的鹼性,故會漸漸呈現酸性的顏色。
3. 鹽酸與碳酸鈉作用後產生氯化鈉,二氧化碳及水 。

教學提示

1. 此演示需時約 10 分鐘。
2. 配製 2 M 的鹽酸要小心,若不小心接觸,則要馬上沖大量的水。
3. 此演示較不易操作,應事先演練過。
4. 務必沿著杯壁加入鹽酸。
5. 沿著杯壁攪拌時務必只攪拌上層液,否則容易前功盡棄。
6. 務必選擇碳酸鈉粉末操作,而不用碳酸鈉溶液。此乃利用固體持續溶解,而使杯內保持鹼性,加入適量的鹽酸中和上層的部份鹼,而使溶液上下呈不同的濃度梯度。若用碳酸鈉的溶液,則在攪拌時極易與鹽酸完全作用,而無法呈現不同pH值的顏色。
7. 移動杯子時須輕移,以免破壞各色環。

問題和參考答案

1. 為什麼不可以選擇碳酸鈉溶液來代替碳酸鈉粉末?
答: 此乃利用固體持續溶解,而使杯內保持鹼性,加入適量的鹽酸中和部份上層的鹼,而使溶液上下呈不同的濃度梯度。若用碳酸鈉溶液,則在攪拌時,極易與鹽酸完全作用,而無法呈現不同pH值的顏色。
2.  加入鹽酸時溶液有什麼變化?
答: 產生大量的氣泡。
3. 未溶解的碳酸鈉粉末如何處理?
答: 加水溶解或加酸使之成中性,再倒入水槽內沖掉即可。

參考資料

1. 蕭次融等,國中化學教師示範實驗,頁 21-25,國立臺灣師大化研所,民國 75 年 8 月。

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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