求助 | 註冊 | 登入
血腥瑪麗變成黃昏之戀---醋酸溶液的解離平衡
by yangsp, 2011-06-30 20:41:13, 人氣(3564)

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:顏美芳  E424026


血腥瑪麗變成黃昏之戀---醋酸溶液的解離平衡

簡介

將醋酸溶液加入幾滴甲基橙溶液之後,即得鮮紅色的溶液(為了要吸引學生的注意力,將之稱為血腥瑪麗),然後將溶液分成兩部分:其中一部份加入一些固體醋酸鈉, 結果可發現溶液顏色變成黃色(實際上應偏橘黃色,將它稱為黃昏之戀);另一部份加入一些固體氫氧化鈉,同樣地也可以發現溶液變成黃色(實際上應偏橘黃色,亦將它稱為黃昏之戀)。

示範步驟

1. 取 50 mL 的醋酸溶液於小燒杯中,加入數滴甲基橙溶液,注意顏色的改變(由無色變成鮮紅色),然後將它分成兩部分於兩個燒杯,如圖一、圖二所示。
2. 其中一部份:加入一些固體醋酸鈉,結果可發現溶液顏色變成黃色,如圖三所示。
3. 另外一部份:加入一些固體氫氧化鈉,直到溶液變成黃色,如圖四所示。

圖一

圖二

圖三

圖四

溶液和器材

1. 1.0 M醋酸溶液:57.5 mL 的濃醋酸(acetic acid)加水至 1 L。
2. 甲基橙溶液:0.1 g 的甲基橙(methyl orange)溶於水 100 mL。
3. 濃醋酸(CH3COOH,acetic acid)50 mL。
4. 蒸餾水若干。
5. 醋酸鈉(CH3COONa,sodium acetate)少量。
6. 氫氧化鈉(NaOH,sodium hydroxide)少量。
7. 量瓶一個。
8. 滴管數支。
9. 量筒二個。
10. 小燒杯二個。

原理和概念

1. 這個實驗牽涉到醋酸溶液的解離平衡,反應式為:
 CH3COOH(aq) = CH3COO(aq) + H(aq)
2. 甲基橙指示劑在pH4.0以下時為紅色,而在pH6.0以上時為黃色。
3. 當加入固體的CH3COONa,表示[CH3COO]增加,為了要達到平衡,反應必須向左,促使[H]減少,所以溶液顏色會變為黃色。
4. 當加入固體的NaOH時,會與H作用,促使平衡向右進行,H濃度的減少,所以會讓溶液呈黃色。

教學提示

1. 亦可用1.0 M NaOH(40 g 的NaOH(s)加水至 1 L)溶液代替固體的 NaOH,同樣地加到溶液出現黃色為止。
2. 實驗中所觀察到的黃色,應比較偏橘色(橘黃色)。
3. 在實驗的過程中,最好有原來的鮮紅色溶液作為對照之用。
4. 這個實驗可教給學生『common ion effect』(共同離子效應)。
5.  在 25℃ 時,醋酸的  Ka  = 1.8 × 10-5,pKa  =  4.76。

問題和參考答案

1. 試解釋固體的 CH3COONa 和固體的 NaOH 如何減低H離子濃度,而使溶液呈黃色?
答: 當加入固體的 CH3COONa,表示 [CH3COO] 增加,為了要達到平衡,反應必須向左進行,促使 [H] 減少,溶液顏色會變為黃色。當加入固體的 NaOH 會與 H作用,平衡向右進行,所以 H濃度減少使得溶液顏色呈黃色。
2.  預測當加入1.0M 鹽酸時,溶液會成何種顏色?那是為什麼?
答: 應是鮮紅色,因為H離子濃度增加。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 2, p 160~161, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. Birk & Kurtz, Investigations in Chemistry, 1994, p 307, Houghton Mifflin Company, Boston.

適用程度

國民小學 國民中學 ˇ高級中學 ˇ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。

發表討論