綠茶汁滴定法的研究

綠茶汁滴定法的研究

na2co3和na2co3溶液的鑒定通常使用cacl2溶液或酚指示劑。為了增加該實(shí)驗(yàn)的趣味性和生活性,我們采用綠茶汁進(jìn)行鑒別。該實(shí)驗(yàn)原料廉價(jià)易得,操作簡單,現(xiàn)象明顯,成功率高。1實(shí)驗(yàn)的步驟和現(xiàn)象(1)綠茶泡沫露(2)(3)為了進(jìn)一步確認(rèn)，將殘余硫酸添加到上述兩種溶液中2機(jī)械論2.1變色范圍的確定綠茶的主要成分為茶多酚、氨基酸、咖啡堿等有機(jī)酸堿,當(dāng)溶液的pH改變時(shí),其本身結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而引起顏色改變。文獻(xiàn)顯示,綠茶汁變色時(shí)的pH范圍是8.1～8.2。溶液pH小于8.1時(shí)為淡黃色或無色,溶液pH大于8.2為深黃色或黃褐色。不同品牌的綠茶汁變色范圍略有差異。為了檢驗(yàn)上述變色原理,我們分別向30mL的蒸餾水、0.1mol/LH2SO4、0.1mol/LNaHCO3、0.1mol/LNa2CO3、0.1mol/LNaOH溶液中滴加相同滴數(shù)的綠茶汁,發(fā)現(xiàn)前3者顏色很淡,相當(dāng)于茶葉水稀釋后的顏色。后2者顏色相同,顏色深度與濃茶水相當(dāng),為黃褐色,稍亮。2.2na2co3溶液和na2co3溶液的ph計(jì)算2.2.1不能在kb3.3的情況下計(jì)算Na2CO3溶液pH的計(jì)算屬于二元弱堿的計(jì)算類型,相應(yīng)的電離常數(shù)為:當(dāng)c(Na2CO3)≥0.09mol/L時(shí),滿足用最簡式計(jì)算的下列條件:用最簡式c(OH?)=cKb1????√c(ΟΗ-)=cΚb1先計(jì)算溶液的OH-濃度,再轉(zhuǎn)化為pH:當(dāng)c(Na2CO3)=0.10mol/L得到pH=11.6當(dāng)c(Na2CO3)<0.09mol/L時(shí),不滿足用最簡式計(jì)算條件中的cKb1＞500cΚb1＞500一項(xiàng),但滿足其他2個(gè)條件cKb1＞20Kw?2Kb2cKb1√＜0.05cΚb1＞20Κw?2Κb2cΚb1＜0.05,也就是說滿足近似式的計(jì)算條件,因此用近似式c(OH?)=?Kb1+Kb12+4Kb1c√2c(ΟΗ-)=-Κb1+Κb12+4Κb1c2計(jì)算。當(dāng)c(Na2CO3)=0.01mol/L得到pH=11.2根據(jù)近似式計(jì)算的條件,可以計(jì)算出滿足近似式計(jì)算條件的最低濃度是4.7×10-5mol/L,一般實(shí)驗(yàn)用品的濃度都大于這個(gè)最低濃度。當(dāng)c(Na2CO3)=0.001mol/L時(shí),計(jì)算得到pH=10.7。也就是說,即使是很稀的Na2CO3溶液,其pH依然處于大于10的范圍內(nèi)。2.2.2u3000酸、堿、c、3.5.NaHCO3溶液pH的計(jì)算屬于酸式鹽的計(jì)算類型,使用最簡式計(jì)算的條件是c>20Ka1,cKa2>20Kw。查表知Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11。滿足最簡式計(jì)算條件的最低濃度為c>3.6×10-3,一般實(shí)驗(yàn)都能滿足這個(gè)濃度范圍。因此,NaHCO3溶液的pH計(jì)算可以采用最簡式c(H+)=Ka1Ka2??????√c(Η+)=Κa1Κa2計(jì)算,結(jié)果為8.3,并且最簡式與濃度無關(guān),因?yàn)樵谡`差允許范圍內(nèi)的近似處理忽略了濃度的影響。所以,在一般情況下,NaHCO3溶液的pH受濃度影響非常小,基本穩(wěn)定在8.3左右。2.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證由上述計(jì)算可知,NaHCO3溶液的pH在8.3附近,綠茶汁的pH變色范圍是8.1～8.2,考慮到不同品牌的綠茶在變色范圍上會(huì)略有差異,因此NaHCO3溶液恰好使綠茶汁顯淺色。而Na2CO3溶液的pH處于使綠茶汁顯深色的pH范圍,因此向Na2CO3溶液滴入綠茶汁顯深色。為了進(jìn)一步確認(rèn),需要加入稀硫酸再鑒別。NaHCO3溶液中加稀硫酸,立刻發(fā)生酸堿反應(yīng),產(chǎn)生大量二氧化碳?xì)怏w,同時(shí)溶液的pH很快降低。而Na2CO3溶液中加稀硫酸,立刻形成Na2CO3—NaHCO3緩沖溶液,它對(duì)溶液的pH具有較強(qiáng)的緩沖作用,所以一開始加入硫酸,溶液的pH變化很小,根據(jù)緩沖溶液的計(jì)算公式c(H+)=Ka2c(NaHCO3)c(Na2CO3)c(Η+)=Κa2c(ΝaΗCΟ3)c(Νa2CΟ3)算出,該溶液的pH在10.3附近緩慢降低。直到Na2CO3完全消耗掉,這時(shí)溶液由Na2CO3—NaHCO3緩沖溶液變成NaHCO3溶液,并伴有一個(gè)pH突變,該突變使得溶液顏色突然變淺。為了驗(yàn)證上述解釋,我們又用酚酞作了驗(yàn)證,得到了表2所列現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象證實(shí)了我們的解釋。酚酞的pH變色范圍是8～10,NaHCO3溶液的pH基本穩(wěn)定在8.3左右,Na2CO3溶液的pH在10以上,因此加入酚酞以后,NaHCO3溶液顯淺紅,Na2CO3溶液顯深紅,且濃度大小不影響顏色深淺。NaHCO3溶液中滴入稀硫酸,溶液的pH很快由8.3降到8以下,處于酚酞無色的pH范圍,所以淺紅色很快褪為無色。而Na2CO3溶液中滴入稀硫酸先得到緩沖溶液,pH在10.3左右緩慢變化,仍然處于酚酞顯紅色的pH范圍,所以一開始滴加無顏色變化。直到Na2CO3消耗完畢,溶液變成了NaHCO3,pH突然變小,溶液顏色才突然變淺。與平時(shí)生活中的泡茶方法一樣,在100mL小燒杯中放入一袋50g的“立頓”牌綠茶茶包(在超市中能很方便地買到“立頓”牌綠茶茶包,50g/包,制造商為聯(lián)合利華(中國)有限公司,產(chǎn)地為上海),加入沸水50mL泡制2～3min即可使用。分別向Na2CO3溶液與NaHCO3溶液中滴加5滴綠茶汁,發(fā)現(xiàn)NaHCO3溶液的顏色很淡,接近綠茶直接用水稀釋后的顏色,而Na2CO3溶液的顏色很深,相當(dāng)于久置濃茶水的顏色,但比濃茶