酸碱指示剂在中学化学中的应用，本文主要内容关键词为：指示剂论文,酸碱论文,中学化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
酸碱指示剂一般是有机酸或有机碱，它是借助颜色变化确定溶液的pH，因而存在相应的变色范围（由实验测得，常见的酸碱指示剂变色范围见表1）。酸碱指示剂在日常生活中应用较为广泛，现分析归纳如下。
表1 常见酸碱指示剂的变色范围
指示剂
pH变色范围
甲基橙
0←红色-3.1-橙色-4.4-黄色→14
石蕊 0←红色-5.0-紫色-8.0-蓝色→14
酚酞 0←无色-8.2-粉红色-10.0-红色→14
一、溶液酸碱性的确定
常温下，pH=7的溶液呈中性（c（[，[H][+]]））=c（[，[OH][-]]）=10[-7]mol/L），Ph＜7的溶液呈酸性（c（[，[H][+]]）＞10[-7]mol/L＞c（[，[OH][-]]）），pH＞7的溶液呈碱性（c（[，[OH][-]]）＞10[-7]mol/L＞c（[，[H][+]]））。可见，溶液的酸碱性取决于c（[，[H][+]]）和c（[，[OH][-]]）的相对大小。因此可以通过酸碱指示剂的显色确定溶液的pH，进一步确定溶液的酸碱性。
例1 在下列各组溶液中加入甲基橙后显黄色，另加入酚酞后溶液呈无色，则溶液中能大量存在的离子是（）
附图
解析 根据表1，甲基橙呈黄色，说明该溶液pH＞4.4，酚酞呈无色，说明该溶液pH＜8.2，即4.4＜pH＜8.2推得该溶液可能显酸性、中性或碱性。A项中H[+]、NH[，4][+]在碱性溶液中不能大量共存，B项中S[2-]、CO[，3][2-]，D项中OH[-]、AlO[，2][-]在酸性溶液中不能大量共存，C项中三种离子在酸、中、碱性中都不发生离子反应，能大量共存。故选C。
二、滴定终点的判断
中和滴定应选择适当的酸碱指示剂，选择的依据是中和后溶液的酸碱性尽可能落在指示剂的变色范围内或与之靠近。滴定过程中根据指示剂颜色的变化（且在半分钟内不褪色），确定滴定终点。常见的中和情况与变色情况见表2。其中石蕊因变色范围太大且紫色与蓝色不易分辨而不宜选用。
例2 已知常温常压下饱和CO[，2]的水溶液的pH=3.9，则可推断用标准盐酸滴定NaHCO[，3]水溶液时，适宜用的指示剂及滴定终点时颜色变化的情况是（）
A.石蕊，由蓝色变红色
B.甲基橙，由橙色变黄色
C.酚酞，由红色变无色
D.甲基橙，由黄色变橙色
解析 本题属于强酸滴定弱碱（或呈碱性的盐），发生的反应为：NaHCO[，3]+HCl=NaCl+H[，2]O+CO[，2]↑，滴定终点的溶液是CO[，2]的饱和溶液（pH=3.9）。根据表2，应选用甲基橙为指示剂，滴定终点时颜色由黄色突变为橙色（且半分钟内不褪色）。选D。
表2 滴定时指示剂的选择与指示剂变色情况
中和情况 举例特点 指示剂 变色情况
强（弱）碱 氨水滴定 红色→
滴定强酸
盐酸
溶液呈中性甲基橙
橙色
强酸滴定 盐酸滴定 或弱酸性 黄色→
强（弱）碱
氨水 橙色
强碱滴定 氢氧化钠 无色→粉
强（弱）酸 滴定醋酸溶液呈中性酚酞红色
强（弱）酸 醋酸滴定 或弱碱性粉红色→
滴定强碱 氢氧化钠
无色
三、平衡移动的验证
弱电解质存在着电离平衡，其盐溶液存在着水解平衡，加入适当指示剂后，由于外在条件的变化（如：改变温度、稀释等），引起指示剂颜色的相应变化，从而验证了弱电解质或平衡移动的存在。
例3 现在酚酞试液、石蕊试液、0.1mol/L氨水、35％盐酸、0.1mol/L盐酸、氢氧化钙固体和蒸馏水。请应用化学平衡知识设计一个实验（只限于选用上述试剂），证明氨水是弱碱，简述方法。
解析 本题可用反证法。假设氨水是强碱，与同浓度同体积的盐酸混合，得到氯化铵溶液，即生成了强酸强碱盐，溶液呈中性，滴加石蕊试液显紫色；反之，如果显红色，说明生成强酸弱碱盐（原假设不成立），即氨水是弱碱。根据以上分析，得出方法：取0.1mol/L氨水和0.1mol/L盐酸等体积混合并振荡，再滴入2～3滴石蕊试液，溶液呈红色，说明氨水是弱碱。
例4 试用简单的实验证明，在醋酸溶液中存在着CH[，3]COOH
CH[，3]COO[-]+H[+]的电离平衡（要求写出简要操作、现象及实验能说明的问题）。
解析 要证明醋酸存在电离平衡，应证明醋酸的电离是一个可逆过程。①向醋酸溶液中加入石蕊，溶液变红色，说明醋酸分子已发生了电离（水中c（[，H[+]]）增大）。②再加醋酸铵固体（水溶液呈中性），使得CH[，3]COO[-]结合大量H[+]，平衡向逆反应移动，溶液的红色变浅。由此得出操作步骤：用一只试管取少量醋酸溶液，滴加2～3滴紫色石蕊试液，溶液变红色，再加少量醋酸铵固体，振荡，红色变浅，说明醋酸存在着电离平衡。
四、溶液的成分和百分含量的测定（双指示剂法）
双指示剂法是利用指示剂（常用的是酚酞和甲基橙）的变色范围判断滴定终点，依据两次滴定的体积大小关系确定试样的组成或算出试样中各组分的百分含量的方法。它是测定溶液成分或百分含量的常用方法。
例5 双指示剂法可用来测定NaOH、NaHCO[，3]、Na[，2]CO[，3]中的一种或两种物质组成的混合物的含量。具体做法是：先向待测液中加酚酞，用标准盐酸滴定，当NaOH或Na[，2]CO[，3]被转化成NaCl或NaHCO[，3]时，酚酞由红色褪成无色，消耗V[，1]mL盐酸，然后滴加甲基橙，继续用盐酸滴定，当NaHCO[，3]转化为NaCl时，溶液由黄色变成橙色，消耗V[，2]mL盐酸。
（1）用上述方法进行表3的5种试样测试，试根据盐酸用量确定①～⑤的成分。
试样
①
②
③④ ⑤
标准盐V[，1]＞V[，2]V[，2]＞V[，1]
酸用量 且V[，2]=0
且V[，1]=0 V[，1]=V[，2]＞0
V[，1]＞V[，2]＞0 V[，2]＞V[，1]＞0
（2）若称取含杂质试样1.2g（杂质不与盐酸反应）配制成100mL溶液取出20mL，用0.1mol/L盐酸滴定，测得V[，1]=35mL，V[，2]=5mL，求试样的成分及质量分数。
解析 （1）向该溶液中滴加盐酸时，发生的反应依次为：
附图
由于酚酞在碱性区域内变色（8.2～10.0），甲基橙在酸性区域内变色（3.1～4.4）。若反应后生成NaHCO[，3]（发生②），溶液呈碱性，可用酚酞做指示剂；若完全生成NaCl、CO[，2]和H[，2]O（发生③），溶液呈弱酸性，可用甲基橙做指示剂。综上所述，讨论分析如下：
（一）单一溶质
1.若溶液中只有NaOH时，只发生了①，推得V[，1]＞V[，2]且V[，2]=0。
2.若溶液中只有NaHCO[，3]时，只发生了③，推得V[，2]＞V[，1]且V[，1]=0。
3.若溶液中只有Na[，2]CO[，3]时，发生了②和③，推得V[，1]=V[，2]＞0。
（二）混合溶质
1.若是NaOH和Na[，2]CO[，3]混合时，三个反应都发生，推得V[，1]＞V[，2]＞0。
2.若是Na[，2]CO[，3]和NaHCO[，3]混合时，只发生②和③，推得V[，1]＞V[，2]＞0。
3.因NaHCO[，3]和NaOH发生反应，不可能同时成为混合溶液中的溶质。
（2）中给出的V[，1]=35mL，V[，2]=5mL，即V[，1]＞V[，2]＞0，说明试样成分是NaOH和Na[，2]CO[，3]（见表3中的第④组）。由此求得：
附图
当然，酸碱指示剂除了上述应用外，还可用于未知浓度的测定、误差分析等方面。只要我们平时多注意归纳总结，才会把零散的知识点串成线，把线织成网，有效的把知识转化成能力。