化學示範實驗:酸鹼彩虹玻璃管(Acid-Base Rainbow Tube)〔I〕

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化學示範實驗:酸鹼彩虹玻璃管(Acid-Base Rainbow Tube)〔I〕
國立玉里高級中學化學科黃有道老師 / 國立彰化師範大學化學系楊水平副教授責任編輯

前言

一支裝有綠色溶液的玻璃管,在其一端滴入酸液、另一端滴入鹼液,然後翻轉數次,整支玻璃管就能呈現出完整的七彩顏色,猶如空中的彩虹。

示範實驗影片

請按此連結:酸鹼彩虹玻璃管(Acid-Base Rainbow Tube),YouTube。


示範步驟

1. 取一支細長的透明玻璃管,架設在滴定管架上,下端先以橡皮塞塞住。再從上端開口處注入5%廣用指示劑水溶液,注入高度距離管口約3公分,如圖一所示。

圖一 注入廣用指示劑到玻璃管內

2. 然後從端開口處滴入少許的0.1 M HCl,觀察滴入酸液前後的顏色變化,如圖二所示。

圖二 加入少許0.1 M HCl

3. 以橡皮塞塞住上端的管口,翻轉玻璃管180度,使其上下顛倒,觀察顏色變化,如圖三所示。

圖三 以橡皮塞塞住管口後翻轉

4. 打開上端(原本在下端)橡皮塞,滴入相同量的0.1 M NaOH溶液,觀察滴入鹼液前後的顏色變化,如圖四所示。

圖四 滴入相同量的0.1 M NaOH

5. 重新用橡皮塞蓋緊管口,雙手的手指壓住玻璃管兩端的橡皮塞,再次翻轉玻璃管數次,然後架設在滴定管架上靜置,仔細地觀察在整支玻璃管中的顏色,如圖五所示。翻轉前和翻轉5次後的玻璃管顏色,如圖六所示。

圖五 以橡皮塞塞住管口後翻轉並靜置觀察顏色變化

圖六 翻轉前(左)和翻轉5次後(右)的玻璃管顏色

6. 請學生預測玻璃管需要翻轉多少次,才能使溶液完全混合均勻,而恢復原本的綠色。

7. 一旦溶液完全混合均勻並恢復原本的綠色,就可以再次使用。事實上,該廣用指示劑水溶液是可以多次重複使用的。

8. 另類地,老師可以另外準備一支玻璃管,此管填充5%廣用指示劑水溶液以及兩端各加入酸液和鹼液但未翻轉混合,固定此玻璃管在牆上數小時(或數天),在教室裡展示,讓學生隨時觀察其顏色變化,激發學生的好奇心與學習興趣。

藥品與器材

1. 透明玻璃管或塑膠管(直徑1-3 cm,長度40-80 cm)  2支
2. 大小合適的橡皮塞  4個
3. 5%廣用指示劑水溶液(其濃度必須目測調整,詳見教學提示)  100-200 mL
4. 0.1 M NaOH  0.5 mL
5. 0.1 M HCl  0.5 mL
6. 蒸餾水  若干
7. 滴管  2支
8. 燒杯(其容量超過管子容量)  1個

請按此連結,參閱「酸鹼彩虹玻璃管[II]」

There are 2 comments for this article
  1. 林詩芸 at 22:02:59

    您好~我是個國中生!在操作”彩虹玻璃管”這個實驗時,遇到了一些問題,不知道是否能為我解答,謝謝!!
    1.廣用指示劑水溶液的濃度會影響實驗結果嗎?如果會,那麼是濃一點好呢,還是稀一點好?
    2.鹽酸跟氫氧化鈉的濃度有說要很精準嗎?是要濃一點好呢,還是稀一點?
    因為我們先前有做此實驗,不管是廣用指示劑水溶液、鹽酸和氫氧化鈉的濃度稀一點,還是全部都濃一點,出來的顏色都沒有漸層,會在中間形成一個斷層,一邊藍色,一邊黃色;第二次我們將濃度全都升高(因為第一次鹽酸那頭無法出現紅色),結果還是差不多,只是變成了一端紅色,一端藍色。兩次威一的漸層發生在翻轉時氣泡的移動過程中,但也只是在顏色交界處的那一瞬間而已。
    以上問題,還請解答,謝謝!!

  2. 路人甲 at 01:41:39

    路人回答如下:
    1. 廣用指示劑應該是中性的沒錯
     (因為配置過程最後會加入些許的氫氧化鈉水溶液調成綠色)
     而指示劑濃度多寡應該是影響到實驗識別顏色的深淺
     加多一點顏色比較深
     少加一點則會顏色太淡不易識別。

    2. 有可能是玻璃管不夠長
     另外,在加入酸液或鹼液的過程滴管需要慢慢滴在玻璃管壁上
     讓酸鹼液慢慢進入水中、浮在水溶液的表層
     不能直接滴入指示劑的水溶液中
     因為有可能用滴管滴入的過程中酸鹼液都沉入底部
     這樣就沒有分層的效果了

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