對石蕊溶液遇氫氧化鈉溶液、石灰水變藍色的實驗探究

聶宇軒

摘 要：化學是一門具有探索性和動手性強的學科。從初中開始接觸化學，初步地了解化學的基本知識，高中開始深入化學學習，認識了很多的專業(yè)化學試劑，做了大量的實驗。學習化學不僅可以提高我們的動手能力，還可以將課本上學的知識滲透到日常生活的各個方面，以客觀的依據(jù)解釋生活中的各種奇特現(xiàn)象。本文就石蕊試液遇到氫氧化鈉溶液和石灰水溶液變藍的實驗進行細致地探究。

關(guān)鍵詞：石蕊溶液;氫氧化鈉溶液;石灰水

在石蕊溶液用于檢測氫氧化鈉溶液和石灰水的實驗中所用試劑為紫色石蕊試劑。石蕊是從地衣植物中提取獲得的藍色色素，經(jīng)過提煉后可制成呈藍紫色的粉末，溶于水后呈現(xiàn)紫色。紫色石蕊溶液作為一種常用的酸堿指示劑，其在酸堿溶液中的變色范圍有限大致為PH=4.5至8.4之間。在酸堿溶液的鑒別實驗中，還使用的指示劑有苯酚溶液和酚酞試劑，但是因其顏色不明顯而不常使用。

1.實驗原理機制概述

石蕊溶液是將石蕊試劑與水按一定的比例溶解于水中的一種混合物。石蕊溶液也稱為石蕊試液，它是一種在科學實驗與化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的化學試劑，其用途為鑒別另一種溶液的酸堿性。目前廣泛使用的石蕊試液有三種，分別為紫色石蕊試液、紅色石蕊試液和藍色石蕊試液，但是它們檢測溶液酸堿性的適用范圍卻不同。紫色石蕊試液可以檢測酸性溶液和堿性溶液，遇酸性溶液變紅，遇堿性溶液變藍;紅色石蕊試液只能檢測堿性溶液，遇堿變藍，遇酸不變色仍呈紅色;藍色石蕊試液只能用于檢測酸性溶液，遇酸變紅，遇堿不變色仍呈藍色。

有關(guān)數(shù)據(jù)顯示石蕊溶液是一種弱的有機酸，即溶液中存在少量的氫離子。在酸性溶液（PH值小于或等于4.5）中，氫離子的量會大大增加，使得原本的電離平衡向左移動，因此當紫色石蕊試液滴入酸性溶液中，溶液會變成紅色;在堿性溶液（PH值大于等于8.4）中，石蕊試液電離出的氫離子使電離平衡向右移動，溶液會變成藍色。而在中性溶液中，滴入石蕊試液后因電離處于平衡狀態(tài)溶液呈紫色不發(fā)生顏色的變化。

氫氧化鈉俗稱燒堿、苛性鈉。因其極強的堿性和腐蝕性，在高中實驗的應(yīng)用中受到嚴格地限制。氫氧化鈉還具有潮解性，吸收空氣中的水蒸氣發(fā)生物理反應(yīng)，吸收空氣中的二氧化碳發(fā)生化學反應(yīng)變質(zhì)。氫氧化鈉在化工生產(chǎn)上的用途極其廣泛，它能與許多金屬或非金屬發(fā)生反應(yīng)制得工業(yè)生產(chǎn)所需的產(chǎn)品。在很多有機反應(yīng)中，氫氧化鈉充當著催化劑的作用推動有機反應(yīng)的快速進行。氫氧化鈉溶于水呈現(xiàn)強堿性，能與石蕊試劑發(fā)生反應(yīng)使溶液顏色由紫變藍，使酚酞試液變紅。

石灰水是氫氧化鈣的水溶液，石灰水通常呈渾濁狀，其原因是石灰水中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀。石灰水同氫氧化鈉溶液一樣具有強堿性，但氫氧化鈉易溶于水中，石灰水中的主要成分氫氧化鈣卻微溶于水。石灰水還具有消毒殺菌的作用，常作為一種天然的食品添加劑。不僅如此，澄清的石灰水還可用于檢驗二氧化碳的存在，將無法識別的無色無味的氣體通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水中有沉淀生產(chǎn)，說明該氣體為二氧化碳，但持續(xù)通入二氧化碳后，沉淀現(xiàn)象又會消失溶液變得澄清。因此在檢驗酸堿性的實驗中，石灰水需要當場配置，并且配置后密封放置，否則新配置的石灰水會因與空氣中的二氧化碳發(fā)生化學反應(yīng)，對實驗的結(jié)果造成極大的誤差。石蕊溶液遇氫氧化鈉溶液、石灰水變藍的實驗進程如下：

2.石灰水的配置

因為石灰水的溶質(zhì)為氫氧化鈣，但本實驗的實驗藥品只有老師提供的生石灰和蒸餾水，所以此次試驗采用生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣的化學反應(yīng)式制得氫氧化鈣，已知氫氧化鈣在水中的溶解度較小，生石灰與水反應(yīng)后得到的是渾濁的溶液，因此需將氫氧化鈣用普通漏斗過濾得到。

理論計算：首先按要求結(jié)合化學方程計算需要的生石灰的質(zhì)量和蒸餾水的體積分別為15g、50ml;

天平稱量：在墊有足夠厚紙片的天平上稱量氧化鈣的質(zhì)量;

夾取藥品：用鑷子從標有生石灰（氧化鈣）棕色瓶中夾取藥品;

量筒量?。簭膶嶒炁_上用量筒將計算所得的水取出50ml;

洗滌容器：用清水洗滌反應(yīng)容器（燒杯、玻璃棒）兩至三次;

反應(yīng)過程：先將氧化鈣放入燒杯中再緩慢倒入量筒中的水，整個過程需要玻璃棒的不斷攪拌;

過濾獲得最終產(chǎn)品：氧化鈣與水反應(yīng)后的溶液比較渾濁屬于正?，F(xiàn)象，用普通漏斗過濾兩至三次即可得到最終的石灰水溶液;

裝瓶貼標簽：將制得的氫氧化鈣裝瓶貼上對應(yīng)標簽。

注意事項：本人得出在此實驗的操作過程中需要注意以下幾點：生石灰的獲得應(yīng)在老師的準許下用鑷子夾取，不能直接伸手拿;將生石灰放入水中的過程中用玻璃棒一直攪拌;在過濾時用玻璃棒緊靠濾紙邊緣，不得將濾紙捅破;緩慢將燒杯內(nèi)的懸濁液沿玻璃棒倒入漏斗內(nèi)不能心急，否則得到的氫氧化鈣含量少，對后續(xù)實驗的進行造成干擾;當?shù)玫匠善泛螅€應(yīng)將實驗儀器按規(guī)定清洗干凈放入原先的位置。

3.氫氧化鈉溶液的配置

理論計算：通過計算式得出氫氧化鈉的質(zhì)量為10g;

天平稱量：重新取足夠多的紙片放在天平上稱量氫氧化鈉;

溶解：將氫氧化鈉溶于水中并用玻璃棒攪拌均勻;

定容：加水到接近刻度線1至2cm時，改用膠頭滴管加蒸餾水滴入直到與刻度線相平;

裝瓶貼標簽：將制好的氫氧化鈉溶液倒入指定的試劑瓶中，并在試劑瓶表面貼上氫氧化鈉溶液的標簽。

4.石蕊試液分別滴入到氫氧化鈉溶液和石灰水中

在裝有氫氧化鈉溶液和石灰水的試劑瓶中取適量的量分別倒入兩個不同的燒杯中，并對兩個燒杯分隔放置;

取事先就以配好的石蕊試液分別適量的滴入到兩個燒杯中，振蕩搖勻，發(fā)現(xiàn)混合后的溶液顏色變?yōu)樽仙瑢⒒旌先芤旱臒o置在水平桌面上待其反應(yīng)幾分鐘;

幾分鐘后觀察兩個燒杯中的溶液顏色變化，可以發(fā)現(xiàn)兩個燒杯的顏色由紫色變?yōu)樗{色。

5.實驗小結(jié)與探究

本實驗采用石蕊試液作為酸堿指示劑檢驗堿性溶液，通過顏色的變化可以宏觀的判斷已知溶液的酸堿性。但是本實驗的兩種待檢驗溶液均呈堿性，所呈現(xiàn)的顏色效果一樣，因此想要判斷哪個燒杯乘裝的是氫氧化鈉溶液或石灰水并不可行。

參考文獻

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