绿茶汁滴定法的研究

绿茶汁滴定法的研究

na2co3和na2co3溶液的鉴定通常使用cacl2溶液或酚指示剂。为了增加该实验的趣味性和生活性,我们采用绿茶汁进行鉴别。该实验原料廉价易得,操作简单,现象明显,成功率高。1实验的步骤和现象(1)绿茶泡沫露(2)(3)为了进一步确认，将残余硫酸添加到上述两种溶液中2机械论2.1变色范围的确定绿茶的主要成分为茶多酚、氨基酸、咖啡碱等有机酸碱,当溶液的pH改变时,其本身结构发生变化而引起颜色改变。文献显示,绿茶汁变色时的pH范围是8.1～8.2。溶液pH小于8.1时为淡黄色或无色,溶液pH大于8.2为深黄色或黄褐色。不同品牌的绿茶汁变色范围略有差异。为了检验上述变色原理,我们分别向30mL的蒸馏水、0.1mol/LH2SO4、0.1mol/LNaHCO3、0.1mol/LNa2CO3、0.1mol/LNaOH溶液中滴加相同滴数的绿茶汁,发现前3者颜色很淡,相当于茶叶水稀释后的颜色。后2者颜色相同,颜色深度与浓茶水相当,为黄褐色,稍亮。2.2na2co3溶液和na2co3溶液的ph计算2.2.1不能在kb3.3的情况下计算Na2CO3溶液pH的计算属于二元弱碱的计算类型,相应的电离常数为:当c(Na2CO3)≥0.09mol/L时,满足用最简式计算的下列条件:用最简式c(OH−)=cKb1−−−−√c(ΟΗ-)=cΚb1先计算溶液的OH-浓度,再转化为pH:当c(Na2CO3)=0.10mol/L得到pH=11.6当c(Na2CO3)<0.09mol/L时,不满足用最简式计算条件中的cKb1＞500cΚb1＞500一项,但满足其他2个条件cKb1＞20Kw‚2Kb2cKb1√＜0.05cΚb1＞20Κw‚2Κb2cΚb1＜0.05,也就是说满足近似式的计算条件,因此用近似式c(OH−)=−Kb1+Kb12+4Kb1c√2c(ΟΗ-)=-Κb1+Κb12+4Κb1c2计算。当c(Na2CO3)=0.01mol/L得到pH=11.2根据近似式计算的条件,可以计算出满足近似式计算条件的最低浓度是4.7×10-5mol/L,一般实验用品的浓度都大于这个最低浓度。当c(Na2CO3)=0.001mol/L时,计算得到pH=10.7。也就是说,即使是很稀的Na2CO3溶液,其pH依然处于大于10的范围内。2.2.2u3000酸、碱、c、3.5.NaHCO3溶液pH的计算属于酸式盐的计算类型,使用最简式计算的条件是c>20Ka1,cKa2>20Kw。查表知Ka1=4.3×10-7,Ka2=5.6×10-11。满足最简式计算条件的最低浓度为c>3.6×10-3,一般实验都能满足这个浓度范围。因此,NaHCO3溶液的pH计算可以采用最简式c(H+)=Ka1Ka2−−−−−−√c(Η+)=Κa1Κa2计算,结果为8.3,并且最简式与浓度无关,因为在误差允许范围内的近似处理忽略了浓度的影响。所以,在一般情况下,NaHCO3溶液的pH受浓度影响非常小,基本稳定在8.3左右。2.3实验结果验证由上述计算可知,NaHCO3溶液的pH在8.3附近,绿茶汁的pH变色范围是8.1～8.2,考虑到不同品牌的绿茶在变色范围上会略有差异,因此NaHCO3溶液恰好使绿茶汁显浅色。而Na2CO3溶液的pH处于使绿茶汁显深色的pH范围,因此向Na2CO3溶液滴入绿茶汁显深色。为了进一步确认,需要加入稀硫酸再鉴别。NaHCO3溶液中加稀硫酸,立刻发生酸碱反应,产生大量二氧化碳气体,同时溶液的pH很快降低。而Na2CO3溶液中加稀硫酸,立刻形成Na2CO3—NaHCO3缓冲溶液,它对溶液的pH具有较强的缓冲作用,所以一开始加入硫酸,溶液的pH变化很小,根据缓冲溶液的计算公式c(H+)=Ka2c(NaHCO3)c(Na2CO3)c(Η+)=Κa2c(ΝaΗCΟ3)c(Νa2CΟ3)算出,该溶液的pH在10.3附近缓慢降低。直到Na2CO3完全消耗掉,这时溶液由Na2CO3—NaHCO3缓冲溶液变成NaHCO3溶液,并伴有一个pH突变,该突变使得溶液颜色突然变浅。为了验证上述解释,我们又用酚酞作了验证,得到了表2所列现象。实验现象证实了我们的解释。酚酞的pH变色范围是8～10,NaHCO3溶液的pH基本稳定在8.3左右,Na2CO3溶液的pH在10以上,因此加入酚酞以后,NaHCO3溶液显浅红,Na2CO3溶液显深红,且浓度大小不影响颜色深浅。NaHCO3溶液中滴入稀硫酸,溶液的pH很快由8.3降到8以下,处于酚酞无色的pH范围,所以浅红色很快褪为无色。而Na2CO3溶液中滴入稀硫酸先得到缓冲溶液,pH在10.3左右缓慢变化,仍然处于酚酞显红色的pH范围,所以一开始滴加无颜色变化。直到Na2CO3消耗完毕,溶液变成了NaHCO3,pH突然变小,溶液颜色才突然变浅。与平时生活中的泡茶方法一样,在100mL小烧杯中放入一袋50g的“立顿”牌绿茶茶包(在超市中能很方便地买到“立顿”牌绿茶茶包,50g/包,制造商为联合利华(中国)有限公司,产地为上海),加入沸水50mL泡制2～3min即可使用。分别向Na2CO3溶液与NaHCO3溶液中滴加5滴绿茶汁,发现NaHCO3溶液的颜色很淡,接近绿茶直接用水稀释后的颜色,而Na2CO3溶液的颜色很深,相当于久置浓茶水的颜色,但比浓茶