溶液的pH值測定

目的原理 

1 掌握配制各種溶液的方法；

2 了解在各種pH值的溶液中各指示劑所顯示的特征顏色；

3 熟練掌握pH試紙的使用方法；

4 初步學習酸度計測定溶液pH值方法。

過程步驟

一、配制各種pH值的溶液

1.在一只清潔的燒瓶中裝入400ml蒸餾水并加熱到沸騰。把一只小燒杯倒扣在燒瓶口上，讓它冷卻。蒸餾水中往往由于溶有CO2而微顯酸性，加熱可驅出CO2，煮沸過的蒸餾水，將作為一種pH = 7的溶液，并將用于下列稀釋溶液。

2.從試劑臺上取5ml10-3mol·dm-3HCl溶液，用45ml煮沸過的蒸餾水加以稀釋，攪拌。終溶液中的H3O+濃度是10-4mol·dm-3，pH = 4。

3.由5ml pH為4的溶液配制50ml pH為5的溶液。由5ml pH為5溶液配制50ml pH為6的溶液。

4.類似地，用10-8mol·dm-3NaOH溶液，依次地配制pH為10、9和8的溶液。

現在有了pH范圍從3到11的9種溶液。取5ml的各溶液分別放在9只清潔和干燥的試管中。向每只試管中加入(不多于2滴)甲基橙指示劑溶液，搖動試管并觀察每一只試管中產生的顏色。把這些結果記錄在數據表內。

相似地，取新鮮的樣品用下列各種指示劑(不多于2滴)進行試驗：甲基紅、溴百里酚藍、酚酞和茜黃素等。

二、測定未知酸和堿溶液pH值：

1.用各種指示劑測定溶液pH值：

在清潔干燥的試管中各加入5ml酸液，向各試管中加入不同的指示劑2滴，記錄所觀察到的顏色。

用相同的方法，向0.05mol·dm-3的未知堿溶液中加入各種指示劑記錄產生的顏色，堿溶液由試劑臺提供。

2.用pH計測定溶液pH值，它可從pH計表頭上直接讀出0.1pH值單位，測量精度較高，是工業生產中常用儀器。

用二只潔凈，干燥的燒杯，分別加入50ml未知酸和堿溶液，并測定和記錄pH值，其測定的方法見酸度計使用說明。

三、計算酸和堿的電離常數 

假定你的酸是一元酸HX，計算HX + H2O ＝ H3O+ + X- 的離解常數K = x2 /(c-x) 請注意X-的濃度等于H3O+的 濃度，HX的濃度是初始濃度減去離解的那部分濃度。

四、緩沖溶液

欲配制pH = 4.74的緩沖溶液50ml，實驗室現有0.1mol·dm-3HAC和0.1moldm-3NaAc溶液，應該怎樣配制?根據計算配制好后，用pH計測定是否符合要求，然后在緩沖溶液中，加入0.5ml mol·dm-3 HCl (約10滴)，用pH計測定其pH值，再加入1ml 0.1 mol·dm-3NaOH (約2滴)，再用pH計定其pH值，填入表格，并與計算值比較。

五、用pH試紙測定鹽類水溶液的pH值

取少量下列各鹽溶液于點滴板上，用廣泛pH試紙測定其pH值。

CaCl2(0.1mol·dm-3) NaAc(0.1mol·dm-3)

NH4Ac(0.1mol·dm-3) NH4Cl(0.1mol·dm-3)

分析思考

1 如果把等體積的pH為3和pH為5的溶液混合在一起，你得到的pH將是多少?

2 如果每種指示劑能顯示出三種顏色而不是兩種顏色，并假定顏色變化不會互相重疊，那么需要多少種指示劑就能包括本實驗中一部分數據表以pH為3～pH為11的顏色變化?

3 在上述每個實驗中，為什么要取指示劑的小用量?

4 計算下列溶液的pH值：1mol·dm-3 NH4Cl溶液和0.1mol·dm-3 NaAc溶液；等體積HAc(0.1mol·dm-3)和NaAc(mol·dm-3)混合液。

5 設計配制50ml pH = 10的緩沖溶液的方案。用pH計測定溶液pH值時