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酚酞試液配制中的“意外之旅”

2015-06-08 00:30羅仁達
發明與創新·中學生 2015年5期
關鍵詞:硬性石灰水酚酞

羅仁達

眾所周知,酚酞可以指示(檢驗)溶液的堿性,以此探究幾個酚酞試液變紅的新的現象和事實,從中可以得到不少意外發現。

一、酚酞試液檢驗普通水

實驗1:在A、B兩個試管中注入相同體積的自來水:A管中加幾滴酚酞后加熱煮沸,B管加熱煮沸待冷卻至室溫后,再滴入酚酞溶液,兩個試管都顯粉紅色。

實驗2:試管里注入幾毫升用普通水(河水、井水)配制成的酚酞試液,加熱煮沸,溶液會呈粉紅色。

實驗3:用蒸餾水將試管洗凈,再在試管里注入幾毫升蒸餾水,加入針尖大小的一丁點白色固體酚酞粉末,加熱煮沸,不見溶液變紅的現象發生。

實驗4:在實驗3的無色煮沸液中加入幾滴自來水,液體迅速變成粉紅色。

可見,酚酞試液和被檢驗試液中不能摻混具有硬性的普通水(如自來水)。實驗中所出現的酚酞試液變紅的異?,F象,正是由于無意中用了普通飲用水,或酚酞試液中有意無意地摻混了普通用水(硬性水)所致。

二、普通(硬性)水為何不能配制酚酞試液

飲用水的硬性是由于Ca2+、Mg2+引起的。無論是水的暫時硬性(酸式碳酸鹽)或永久硬性(硫酸鹽、鹽酸鹽),都會明顯影響水的pH值,導致酚酞顯色。以下幾個實驗可加深對配備酚酞試液的理性認識。

實驗5:在潔凈的試管里注入4至5ml蒸餾水,放一兩塊用蒸餾水洗凈的石灰石,加入針尖大小的白色酚酞粉末,加熱煮沸時,溶液變成粉紅色。如果用CaCO3粉末代替石灰石,實驗現象發生得更快、更明顯。

實驗6:把廢棄的普通窗戶玻璃擊碎,放在研缽里磨成細粉放入裝有蒸餾水的試管,加幾滴酚酞振蕩、靜置,可見澄清的上層溶液呈粉紅色。如果將溶液加熱煮沸,靜置后的澄清液會呈較深的粉紅色。

以上實驗表明,普通水的硬性即使是微量的碳酸鹽、硅酸鹽,特別是在加熱條件下,由于pH值的改變,也會導致酚酞的顯色反應。

三、初識酚酞試液

酚酞是一種難溶于水的有機物——20℃時在水中的溶解度為0.2克(約為0.2%),加熱時溶解較多;在酒精中的溶解度為20克。

實驗7:用玻璃棒粘取芝麻大的酚酞粉末放入大燒杯中,用水溶解并稀釋到500mL,用滴管吸取這種酚酞水溶液滴入飽和石灰水中,1mL石灰水僅需1滴酚酞水溶液即會變紅,滴2至3滴酚酞水溶液,石灰水變得更紅。這樣配制的酚酞水溶液完全可當作酚酞試液使用。

實驗8:稱取1g酚酞放入小燒杯中,注入30mL普通燈用酒精,溶解成透明無色的酚酞酒精溶液,再做如下兩項實驗。

第一項,吸取1滴(約0.05mL)上述酚酞溶液,加水稀釋至50mL,此時該溶液的濃度約為0.0033%,用它與石灰水反應,也有與實驗7相同的顯色效果。

第二項,將30mL溶有1g酚酞的酒精溶液倒入一個特大水槽中,加入15L水時因改變溶劑,酚酞會從水中析出,溶液呈白色渾濁,待加到約20L水稀釋后,溶液才變得徹底澄清。這表示酚酞完全溶解在這20L水中。簡單計算可知,這種極稀的酚酞溶液的質量分數約為0.005%,它跟石灰水反應仍有明顯的顯色效果。

由以上兩則實驗得知,用酒精配制(備)酚酞試液屬常識,但酚酞試液中不能含有硬性水,被檢試液也不能用硬性水配制 ,這或許是實驗者最容易忽略的問題。另外,需要思考的是,用水都能配制的試劑,何必用酒精?既然用稀溶液的酚酞試液都能靈敏顯色,又何必用濃溶液?

所以,酚酞對堿的極高的顯色功能值得我們進一步反思和探究。

四、配制酚酞試液

在試管里注入1至2mL酒精,用玻璃棒粘取一丁點酚酞粉末伸入試管的酒精中,稍加振蕩酚酞即全部溶解成無色溶液。然后把溶液倒入盛蒸餾水的燒杯中,可見白色渾濁(因改換溶劑,瞬間析出酚酞)瞬間又全部溶解。最后用蒸餾水沖洗玻璃棒和試管,將殘留的酚酞一并洗滌轉移到燒杯中,將溶液稀釋成500mL酚酞的水溶液,即成。

酚酞試液可用蒸餾水作溶劑配制的事實證明,我們對酚酞與堿反應顯色有極高的靈敏性還缺乏真正的了解。實際上,僅就酚酞在水中溶解的微不足道的劑量,就可以把它用作酸堿指示劑,哪還用得著去“恭請”酒精作溶劑?

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