对石蕊溶液遇氢氧化钠溶液、石灰水变蓝色的实验探究

2019-09-10聂宇轩

高考·下 2019年1期

聂宇轩

摘要：化学是一门具有探索性和动手性强的学科。从初中开始接触化学，初步地了解化学的基本知识，高中开始深入化学学习，认识了很多的专业化学试剂，做了大量的实验。学习化学不仅可以提高我们的动手能力，还可以将课本上学的知识渗透到日常生活的各个方面，以客观的依据解释生活中的各种奇特现象。本文就石蕊试液遇到氢氧化钠溶液和石灰水溶液变蓝的实验进行细致地探究。

关键词：石蕊溶液;氢氧化钠溶液;石灰水

在石蕊溶液用于检测氢氧化钠溶液和石灰水的实验中所用试剂为紫色石蕊试剂。石蕊是从地衣植物中提取获得的蓝色色素，经过提炼后可制成呈蓝紫色的粉末，溶于水后呈现紫色。紫色石蕊溶液作为一种常用的酸碱指示剂，其在酸碱溶液中的变色范围有限大致为PH=4.5至8.4之间。在酸碱溶液的鉴别实验中，还使用的指示剂有苯酚溶液和酚酞试剂，但是因其颜色不明显而不常使用。

1.实验原理机制概述

石蕊溶液是将石蕊试剂与水按一定的比例溶解于水中的一种混合物。石蕊溶液也称为石蕊试液，它是一种在科学实验与化工生产中广泛应用的化学试剂，其用途为鉴别另一种溶液的酸碱性。目前广泛使用的石蕊试液有三种，分别为紫色石蕊试液、红色石蕊试液和蓝色石蕊试液，但是它们检测溶液酸碱性的适用范围却不同。紫色石蕊试液可以检测酸性溶液和碱性溶液，遇酸性溶液变红，遇碱性溶液变蓝;红色石蕊试液只能检测碱性溶液，遇碱变蓝，遇酸不变色仍呈红色;蓝色石蕊试液只能用于检测酸性溶液，遇酸变红，遇碱不变色仍呈蓝色。

有关数据显示石蕊溶液是一种弱的有机酸，即溶液中存在少量的氢离子。在酸性溶液（PH值小于或等于4.5）中，氢离子的量会大大增加，使得原本的电离平衡向左移动，因此当紫色石蕊试液滴入酸性溶液中，溶液会变成红色;在碱性溶液（PH值大于等于8.4）中，石蕊试液电离出的氢离子使电离平衡向右移动，溶液会变成蓝色。而在中性溶液中，滴入石蕊试液后因电离处于平衡状态溶液呈紫色不发生颜色的变化。

氢氧化钠俗称烧碱、苛性钠。因其极强的碱性和腐蚀性，在高中实验的应用中受到严格地限制。氢氧化钠还具有潮解性，吸收空气中的水蒸气发生物理反应，吸收空气中的二氧化碳发生化学反应变质。氢氧化钠在化工生产上的用途极其广泛，它能与许多金属或非金属发生反应制得工业生产所需的产品。在很多有机反应中，氢氧化钠充当着催化剂的作用推动有机反应的快速进行。氢氧化钠溶于水呈现强碱性，能与石蕊试剂发生反应使溶液颜色由紫变蓝，使酚酞试液变红。

石灰水是氢氧化钙的水溶液，石灰水通常呈浑浊状，其原因是石灰水中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳发生反应生成碳酸钙沉淀。石灰水同氢氧化钠溶液一样具有强碱性，但氢氧化钠易溶于水中，石灰水中的主要成分氢氧化钙却微溶于水。石灰水还具有消毒杀菌的作用，常作为一种天然的食品添加剂。不仅如此，澄清的石灰水还可用于检验二氧化碳的存在，将无法识别的无色无味的气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水中有沉淀生产，说明该气体为二氧化碳，但持续通入二氧化碳后，沉淀现象又会消失溶液变得澄清。因此在检验酸碱性的实验中，石灰水需要当场配置，并且配置后密封放置，否则新配置的石灰水会因与空气中的二氧化碳发生化学反应，对实验的结果造成极大的误差。石蕊溶液遇氢氧化钠溶液、石灰水变蓝的实验进程如下：

2.石灰水的配置

因为石灰水的溶质为氢氧化钙，但本实验的实验药品只有老师提供的生石灰和蒸馏水，所以此次试验采用生石灰与水反应生成氢氧化钙的化学反应式制得氢氧化钙，已知氢氧化钙在水中的溶解度较小，生石灰与水反应后得到的是浑浊的溶液，因此需将氢氧化钙用普通漏斗过滤得到。

理论计算：首先按要求结合化学方程计算需要的生石灰的质量和蒸馏水的体积分别为15g、50ml;

天平称量：在垫有足够厚纸片的天平上称量氧化钙的质量;

夹取药品：用镊子从标有生石灰（氧化钙）棕色瓶中夹取药品;

量筒量取：从实验台上用量筒将计算所得的水取出50ml;

洗涤容器：用清水洗涤反应容器（烧杯、玻璃棒）两至三次;

反应过程：先将氧化钙放入烧杯中再缓慢倒入量筒中的水，整个过程需要玻璃棒的不断搅拌;

过滤获得最终产品：氧化钙与水反应后的溶液比较浑浊属于正常现象，用普通漏斗过滤两至三次即可得到最终的石灰水溶液;

装瓶贴标签：将制得的氢氧化钙装瓶贴上对应标签。

注意事项：本人得出在此实验的操作过程中需要注意以下几点：生石灰的获得应在老师的准许下用镊子夹取，不能直接伸手拿;将生石灰放入水中的过程中用玻璃棒一直搅拌;在过滤时用玻璃棒紧靠滤纸边缘，不得将滤纸捅破;缓慢将烧杯内的悬浊液沿玻璃棒倒入漏斗内不能心急，否则得到的氢氧化钙含量少，对后续实验的进行造成干扰;当得到成品后，还应将实验仪器按规定清洗干净放入原先的位置。

3.氢氧化钠溶液的配置

理论计算：通过计算式得出氢氧化钠的质量为10g;

天平称量：重新取足够多的纸片放在天平上称量氢氧化钠;

溶解：将氢氧化钠溶于水中并用玻璃棒攪拌均匀;

定容：加水到接近刻度线1至2cm时，改用胶头滴管加蒸馏水滴入直到与刻度线相平;

装瓶贴标签：将制好的氢氧化钠溶液倒入指定的试剂瓶中，并在试剂瓶表面贴上氢氧化钠溶液的标签。

4.石蕊试液分别滴入到氢氧化钠溶液和石灰水中

在装有氢氧化钠溶液和石灰水的试剂瓶中取适量的量分别倒入两个不同的烧杯中，并对两个烧杯分隔放置;

取事先就以配好的石蕊试液分别适量的滴入到两个烧杯中，振荡摇匀，发现混合后的溶液颜色变为紫色，将混合溶液的烧杯静置在水平桌面上待其反应几分钟;

几分钟后观察两个烧杯中的溶液颜色变化，可以发现两个烧杯的颜色由紫色变为蓝色。

5.实验小结与探究

本实验采用石蕊试液作为酸碱指示剂检验碱性溶液，通过颜色的变化可以宏观的判断已知溶液的酸碱性。但是本实验的两种待检验溶液均呈碱性，所呈现的颜色效果一样，因此想要判断哪个烧杯乘装的是氢氧化钠溶液或石灰水并不可行。