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    用酚酞水溶液作酸碱指示剂可行性的实证研究

    2016年11月08日 16:50:55 访问量:170

    用酚酞水溶液作酸碱指示剂可行性的实证研究

             赤壁市实验中学      熊泽堃 杨威

                    本作品荣获第31届湖北省青少年科技创新大赛一等奖

     

       一、问题的提出  

    在做指示剂检验溶液酸碱性实验时,把无色酚酞试液滴入稀盐酸和稀硫酸中都出现白色浑浊的“意外”现象,与教科书中描述“无色酚酞试液滴入盐酸和稀硫酸中不变色”完全不同,老师说是酚酞试液是用酒精配制的,由于酚酞浓度太大,酚酞试液滴入酸液中,由于酚酞在水中的溶解度小,导致酚酞结晶出来出现白色。

    上述意外说明用酚酞试液检验酸碱性不能用浓溶液。酚酞试液的浓度多大最好?既然不能用酚酞的浓溶液,用水溶解酚酞后的稀溶液也许可以替代酚酞的酒精溶液做指示剂吗?笔者进行如下探究:

    二、研究的过程

       1、文献综述

    在百度上用关键词“怎样配置酚酞试液”搜索,发现方法不尽相同,但用酒精溶解酚酞和酚酞试液很稀是高度一致的,进一步查阅《化学词典》和《分析化学》《无机化学实验》专业化学教材,发现配制方法全部是用酒精作溶剂(理由是酚酞不易溶于水易溶于酒精)。同时注意到多种文献描述配制酚酞指示剂方法都不一样:0.1%的90%的酒精溶液、0.5%的90%酒精溶液

         20℃时酚酞在水中的溶解度为0.2g,即100g水最多只能溶解0.2g,20℃时其饱和水溶液溶质质量分数约为0.2%。

    既然酚酞指示剂溶液都是稀溶液,甚至0.05%的极稀溶液都可以, 0.2%或者更稀的酚酞水溶液应该可用代替其酒精溶液作指示剂。

     2、实验研究

          实验1。取少许酚酞粉末于小烧杯中,约10ml用水溶解,搅拌静置后得到酚酞的饱和溶液。用胶头滴管吸取酚酞饱和水溶液滴2至3滴于石灰水和NaOH溶液中,立即变成红色,将酚酞的酒精溶液与滴入上述实验所用的相同的石灰水和NaOH溶液中,液体变红,酚酞的酒精溶液变色情况与酚酞水溶液变色情况没有差异,表明用酚酞水溶液完全可以作指示剂。

        实验3。用分析天平分别称取0.100g、0.010g、0.005g酚酞置于三个大烧杯中,在装有酚酞的三个烧杯中分别倒入普通医用酒精各100ml,酚酞溶解后即得质量分数为0.100%、0.010%、0.005%的酚酞水溶液。

        实验4。将上述0.100g、0.010g、0.005g酚酞试液分别滴入澄清石灰水和NaOH溶液中,液体立即变红。

        实验5。把10ml左右的自来水倒入大试管中,滴入3滴0.100%的酚酞水溶液,不变色,加热试管至沸腾,一会儿液体显出粉红色。

        实验6。把质量分数为5%的酚酞的酒精试液滴入盐酸液或水中,有白色浑浊现象现出现,在浑浊液中不断加盐酸液或水,浑浊渐渐消失,这一反常现象说明酚酞的酒精溶液浓度不能太大,否则酚酞在水溶液中结晶出来了。

    三、研究的结论

       结论1。 酚酞的水溶液完全可以作酸碱指标剂。用水配制的稀酚酞试剂既不变质,又不影响中和终点的判定(用0.005%这样极稀的溶液都能灵敏显色),也即是说在原理上是正确的,方法上是可行的,经济上是划算的。配置酚酞溶液不必用酒精作溶剂,因为不需要也不能用酒精配制浓的酚酞溶液,若酚酞试液太浓,酚酞的溶解度小出现白色浑浊,影响观察?;南赘叨纫恢卵∮镁凭魅芗料匀皇窍氲比坏囊懿庠斐傻牡图洞砦?。

      结论 2。配制酚酞水溶液,不宜用硬水(自来水或泉水)。因为硬水中有钙镁离子的碳酸盐,实验5变红现象就是在加热条件下碳酸盐的水解加剧所产生的极弱碱性导致酚酞显示粉红色。

       结论 3。不管酚酞是溶于酒精还是溶于水中,都不能用浓溶液。具体浓度有较大的弹性,一般不低于0.010%即可,0.100%左右最好。这也解释了上述化学手册或教材虽然对酚酞的酒精溶液浓度要求不尽相同(酚酞的溶质质量分数通常要求控制在0.05%至1%之间)的原因。

    四、几点启示

        我们对待“经典”“常识”的态度该反思了。一个酚酞指示剂配置简单问题,长期无人提出过质疑,长期作为“经典”在各种教材词典中传承,因该说是个反面案例。

        化学中的很多小问题看似简单,其实深究某些常识,发现还有不少问题没有解决,由于思维定式。想当然的“相信”导致“以讹传讹”。

        科学的本质是求真。我们只有多问是什么多思为什么多想怎么办,特别是面对实验哪怕是小实验,都有必要亲自做一做,经常这样做一定会有新发现。

    编辑:覃楚贵
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