嵇正平，胡紅果，胡效亞，徐　雯

(揚(yáng)州大學(xué)　化學(xué)化工學(xué)院，江蘇　揚(yáng)州　225002)

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醋酸鈉-酚酞溶液受熱變色因素的分析

嵇正平，胡紅果，胡效亞，徐雯

(揚(yáng)州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，江蘇揚(yáng)州225002)

摘要醋酸鈉-酚酞混合溶液受熱變色實(shí)驗(yàn)，被諸多《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》及《普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教材采用，以說明升高溫度對鹽類水解的促進(jìn)作用。該文采用分光光度計(jì)測定溶液吸光度的變化，研究其平衡的移動。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，溶液隨溫度升高的明顯色變，不僅由單純水解平衡移動引起，更是由二氧化碳受熱溢出使pH降低，乃至沸騰情況下醋酸的揮發(fā)等因素所致。

關(guān)鍵詞醋酸鈉；酚酞；水解平衡

在諸多《無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》《普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)》[1-4]等教材的“電離平衡和鹽類水解”實(shí)驗(yàn)中，為了說明溫度升高對鹽類水解平衡的影響，采用了如下方法：

取醋酸鈉溶液，滴1滴酚酞溶液，觀察溶液的顏色，在小火上將該溶液加熱，觀察酚酞顏色有何變化，為什么？

鑒于上述兩點(diǎn)，本文提出質(zhì)疑：用該實(shí)驗(yàn)來證明“升溫促進(jìn)水解”是否合理？或者說，升溫的明顯色變，是否由水解反應(yīng)式的平衡移動所致？為此，本文采用分光光度計(jì)測定吸光度A衡量溶液的顏色，對NaAc-酚酞加熱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其溶液的顏色變化還有更復(fù)雜的影響因素。

1儀器與試劑

采用DK-S22恒溫水浴鍋(上海精宏)和722光柵分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。光度計(jì)的比色艙通N2以隔絕CO2，與恒溫水浴鍋聯(lián)通，使光度計(jì)具恒溫功能。

取醋酸鈉溶液(2.00 mol/L)、酚酞溶液(1.00 g/L)和蒸餾水與乙醇混合(10∶90)溶劑配制，溶液配制和稀釋所用蒸餾水均經(jīng)煮沸后，隔絕空氣冷卻。

2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

取5.00 mL醋酸鈉溶液和1.00 mL酚酞溶液于比色管中，加水至50.00 mL，經(jīng)通空氣處理使CO2溶入(或不通空氣)，在不同加熱及冷卻條件下，用1 cm比色皿以蒸餾水為參比測定其550 nm波長的吸光度A。

3結(jié)果與討論

3.1溫度對吸光度A的影響

按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容配好溶液(不通空氣)，立即倒入比色皿，置于光度計(jì)內(nèi)，調(diào)節(jié)水浴溫度使比色皿內(nèi)溶液升溫，溫度達(dá)最高點(diǎn)后，冷卻降溫。測定不同溫度下的A，結(jié)果如圖1中曲線1。

配好溶液，通空氣15 min后，如上述操作，測定溶液A的變化。結(jié)果如圖1中曲線2。

圖1　加熱及冷卻過程中吸光度變化

從曲線1可看出，吸光度隨溫度上升而升、隨溫度下降而降。溶液顏色與溫度呈正相關(guān)性變化，但溫度對顏色的影響較小，95 ℃與30 ℃的吸光度之比A95/A30=1.8。說明，無CO2影響時(shí)，加熱前后顏色變化很不明顯。

曲線2顯示，加熱升溫時(shí)，溶液顏色加深明顯，95 ℃與30 ℃的吸光度之比A95/A30=7.1，尤其溫度高于80 ℃后，吸光度上升很快。冷卻降溫時(shí)，吸光度A隨之下降，但至室溫時(shí)，吸光度A值并未降至加熱前的值。曲線2表明，經(jīng)加熱升溫再降至常溫，溶液的組成發(fā)生了變化。

由曲線1和曲線2對比可看出：加熱前，兩者顏色有較大差異，溶入CO2的溶液吸光度值較小。經(jīng)加熱后由于CO2的析出，曲線2吸光度A值迅速增大，在高溫時(shí)接近曲線1的值。

以上實(shí)驗(yàn)表明，一般情況下(加熱前溶液溶有CO2)，加熱所致溶液顏色明顯的加深主要來源于CO2的揮發(fā)所貢獻(xiàn)。平時(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課所用的蒸餾水中含有CO2，且醋酸鈉溶液呈堿性吸收了較多的CO2，與本文上述實(shí)驗(yàn)通入空氣的情況較為相似。

3.2沸騰時(shí)間對吸光度A的影響

平時(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上，溶液一般會加熱到沸騰。本文還研究了沸騰時(shí)間對溶液A的影響。

按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，配好溶液在電爐上加熱至沸騰，保持微沸一段時(shí)間后，取溶液于比色皿中，測定冷卻過程中溶液的A值變化，結(jié)果如圖2所示。

圖2　不同沸騰時(shí)間后，冷卻過程吸光度的變化

從圖2中可看出，吸光度A在沸騰后增大更為明顯，并隨著沸騰時(shí)間增長而升高。冷卻后，A雖都隨之下降，但三組曲線差異很大，冷至室溫時(shí)也未回到加熱前之值(圖1中曲線1起點(diǎn))。

由此說明，沸騰過程中溶液的成分有了更為顯著的變化： 1)水的揮發(fā)導(dǎo)致濃度升高；2)在加熱條件(尤其沸騰)下，部分HAc隨水蒸氣逸出溶液。以上兩點(diǎn)均使溶液堿性明顯增強(qiáng)。

4結(jié)束語

在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課上，NaAc-酚酞溶液受熱時(shí)，溶液顯著色變的原因有以下3個(gè)方面。

2)由于配制用水中含有CO2，且在放置過程中吸收CO2，溶有CO2的醋酸鈉-酚酞溶液紅色較淺。加熱升溫使CO2逸出，溶液顏色加深。

3)由于溶液加熱過程中，存在HAc及水分的揮發(fā)，使溶液堿性明顯增強(qiáng)導(dǎo)致溶液顏色明顯加深。

總之，上述變色的原因是多方面的，而主要原因是加熱(尤其溶液沸騰)導(dǎo)致的溶液組成變化，而非水解反應(yīng)式的平衡移動。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]北京師范大學(xué)，東北師范大學(xué)，華中師范學(xué)院，等. 無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M]. 北京：高等教育出版社，1983：97.

[2] 成都科技大學(xué)，華南工學(xué)院.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，1987：69.

[3] 王載興，葉秋云，曹素忱，等.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，1995：67.

[4] 徐忠民，陳炳猛，嵇正平，等.普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2000：77.

[5] 杭州大學(xué).分析化學(xué)手冊(第二分冊，化學(xué)分析)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982:445.

[6] 武漢大學(xué).分析化學(xué)[M]. 5版.北京：高等教育出版社，2006：387.

[7] 華東理工大學(xué)，四川大學(xué).分析化學(xué)[M].6版.北京：高等教育出版社，2009：67.

Analysis on Factors Affecting Discoloration of Heated NaAc-Phenolphthalein Solution

JI Zhengping，HU Hongguo，HU Xiaoya，XU Wen

(College of Chemistry and Chemical Engineering，Yangzhou University，Yangzhou 225002，China)

AbstractThe color change experiment of heated NaAc-phenolphthalein solution was widely adopted to explain the effect of hydrolysis equilibrium shifting with warming in many textbooks of the inorganic chemistry experiment and the general chemistry experiment. In this paper，spectrophotometer is used to determine the absorbance which can show the equilibrium shifting. It is found that the significant discoloration by neating did not only cause simple hydrolysis equilibrium movement，but affected by CO2 which will escape by heat to reduce pH and the volatilization of HAc under boiling conditions.

Key wordssodium acetate; phenolphthalein; hydrolysis equilibrium

收稿日期:2015-05-07；修改日期: 2015-06-01

基金項(xiàng)目：揚(yáng)州大學(xué)教改基金(YZUJX2014-6A)；揚(yáng)州大學(xué)學(xué)生科創(chuàng)基金(X2015346)。

作者簡介：嵇正平(1966-)，男，碩士，副教授，主要從事光電化學(xué)檢測方面的教學(xué)研究。

中圖分類號O65；G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

doi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.02.009