酸碱性质实验

---

介绍

酸碱性质实验是化学中最重要的话题之一。通常，尝起来酸的化学物质会将蓝色石蕊试纸变红，这些物质被称为酸。类似地，尝起来苦的碱会将红色石蕊试纸变蓝。酸和碱相互反应会生成盐和水。这表明中和作用，即碱和酸都中和成水的pH值。

如果不对这些事实进行测试和实验，它们只会停留在假设阶段。因此，本文将包含酸碱性质实验。将进行三个实验，每个实验都使用HCl作为酸，NaOH作为碱。这些将与石蕊试液（蓝/红）、锌金属和碳酸钠（固体）等化合物一起测试。

酸碱性质实验所需材料

进行酸碱性质实验需要各种材料，包括：

• 火柴盒

• 滴管

• 试管架

• 试管夹

• 酒精灯

• 分液漏斗

• 石蕊试液或试纸（红色和蓝色）

• 试管

• 平底烧瓶

• 锌粒

• 石灰水（现配现用）

• 烧杯

• 碳酸钠（固体）

• 稀NaOH溶液

• 稀HCl溶液

图1：所需化学药品和材料清单

(Nefronus, 锌样品, CC0 1.0) (Ondřej Mangl, 碳酸钠, 标记为公共领域，更多详情请见维基共享资源) (Walkerma at en.wikipedia, 盐酸 04, 标记为公共领域，更多详情请见维基共享资源) (Ondřej Mangl, 氢氧化钠, 标记为公共领域，更多详情请见维基共享资源) (Deamit, 使用石蕊试纸测定水样pH值, CC BY 4.0)

Explore our latest online courses and learn new skills at your own pace. Enroll and become a certified expert to boost your career.

什么是酸？

图2：常见的无机酸和乙酸

溶于水后生成带正电荷的水合氢离子（H3O+）的化合物称为酸。

例如，HNO3释放NO3-和H+离子，就像HCl释放H+和Cl-离子一样。

酸的性质实验

实验1：石蕊试验

• 取两个试管，并将它们放在试管架上。

• 现在，将两个试管分别标记为1和2。

• 取试管1，加入5毫升蓝色石蕊试液。

• 现在在试管2中加入5毫升红色石蕊试液。

• 现在，用滴管吸取HCl溶液，在试管1和2中分别加入等量。

• 仔细观察试管中颜色的变化。

图3：石蕊试验

Deamit, 使用石蕊试纸测定水样pH值, CC BY 4.0

实验2：碳酸钠（固体）

• 取一个平底烧瓶，加入1克碳酸钠和少量蒸馏水。

• 现在取一个（干燥的双孔）软木塞。这个软木塞应该适合分液漏斗。此外，还应在其上安装一个导气管。

• 现在，用干燥的双孔软木塞塞住平底烧瓶的瓶口。然后加入2毫升HCl气体。

• 释放的气体无色无味。然后，该气体通过石灰水和导气管。

• 通过石灰水后，石灰水开始变浑浊。

• 该实验涉及的反应是

$$HCl + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + H_2O(液态) + CO_2(气态)$$

图4：碳酸钠对HCl酸的作用

实验3：锌

• 取一个（干净干燥的）试管，放入锌粒。

• 将HCl溶液（液态）倒入试管中，使锌粒浸没在其中。

• 现在稍微倾斜试管，并用软木塞将其塞紧。

• 将本生灯固定在试管上，然后点燃。

• 现在将试管口紧紧塞住。这应确保没有蒸汽逸出。

• 放置溶液2-3分钟后，它会发出强烈的燃烧声，并释放出无色无味的气体。

• 现在，如果你在试管口前燃烧一根火柴，你会看到淡蓝色的火焰，然后听到爆裂声。

以下是上述实验中涉及的反应

$$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$$

图5：Zn对HCl酸的作用

什么是碱？

图6：强碱和弱碱（颜色用于区分，并非基于任何科学意义）

溶于水后生成带负电荷的氢氧根离子（OH-）的化合物称为碱。

例如，NaOH释放Na+和OH-离子。

碱的性质实验

实验1：石蕊试验

• 取两个试管，并将它们放在试管架上。

• 现在，将两个试管分别标记为1和2。

• 取试管1，加入5毫升红色石蕊试液。

• 现在在试管2中加入5毫升红色石蕊试液。

• 现在，用滴管吸取NaOH溶液，在试管1和2中分别加入等量。

• 仔细观察试管中颜色的变化。

实验2：碳酸钠（固体）

• 取一个平底烧瓶，加入1克碳酸钠和少量蒸馏水。

• 现在取一个（干燥的双孔）软木塞。这个软木塞应该适合分液漏斗。此外，还应在其上安装一个导气管。

• 现在，用干燥的双孔软木塞塞住平底烧瓶的瓶口。然后加入稀NaOH溶液（液态）。

• 不会发生任何变化，即不会发生反应。

实验3：锌

• 取一个（干净干燥的）试管，放入锌粒。

• 将NaOH溶液（液态）倒入试管中，使锌粒浸没在其中。

• 现在稍微倾斜试管，并用软木塞将其塞紧。

• 将本生灯固定在试管上，然后点燃。

• 现在将试管口紧紧塞住。这应确保没有蒸汽逸出。

• 放置溶液2-3分钟后，它会发出强烈的燃烧声，并释放出无色无味的气体。

• 现在，如果你在试管口前燃烧一根火柴，你会看到淡蓝色的火焰，然后听到爆裂声。

以下是上述实验中涉及的反应：

$$2NaOH + Zn \rightarrow Na_2ZnO_2 + H_2\uparrow$$

图7：Zn对NaOH的作用

注意事项

• 由于大量产生的氢气会导致爆炸，因此应确保使用少量反应物（NaOH、HCl、Zn）。

• 使用细喷嘴燃烧氢气。

• 只有在确保装置完全密闭后，才能将HCl加入碳酸钠中。

• 处理NaOH和HCl等化学药品时应小心，因为它们会造成伤害。

观察结果

实验	酸	碱
实验1：石蕊试验	蓝色石蕊试液与盐酸反应后变红。	红色石蕊试液与NaOH反应后变蓝。
实验2：碳酸钠（固体）	HCl与碳酸钠反应释放CO2。	NaOH与碳酸钠反应没有观察到反应。
实验3：锌	HCl与锌反应生成ZnCl2和H2气体。	NaOH与锌反应生成锌酸钠和H2气体。

结论

盐酸与蓝色石蕊试液反应实验中，溶液变红。类似地，与碳酸钠反应时，会释放CO2。此外，HCl与锌反应会释放ZnCl2和H2气体。因此，证明了HCl的酸性。

类似地，NaOH与红色石蕊试液反应会使其变蓝。与碳酸钠反应时，NaOH没有反应。最后，NaOH与锌反应生成锌酸钠和H2气体。因此，NaOH表现出所有碱的性质。

常见问题

Q1. 如何通过实验鉴定酸和碱？

A1. 有多种实验可以鉴定酸和碱。其中一种是石蕊试验。使用蓝色石蕊试液可以鉴定酸，使用红色石蕊试液可以鉴定碱。因为蓝色石蕊与酸反应后变红，红色石蕊与碱反应后变蓝。

Q2. 酸碱指示剂的重要性是什么？

A2. 酸碱指示剂在滴定实验中用于确定反应的终点。它们也有助于测量不同化合物的pH值。此外，酸碱指示剂还有助于在科学中进行引人入胜的变色演示。

Q3. pH值有可能为负值吗？

A3. 尽管pH值的范围仅为0-14，但可以计算出负的pH值。在氢离子摩尔浓度大于1N的酸中，有可能出现负的pH值。