關於此實驗
使用四種不同的方法測試檸檬汁、牛奶、肥皂水和其他日常液體：廣用指示劑、石蕊試紙、酚酞和pH計。每種方法都能告訴你不同的資訊。石蕊試紙只能判斷酸性或鹼性；酚酞只會在pH高於8.2時產生反應；廣用指示劑可提供整數級的估算值，而pH計能測出精確數值。切換至實驗室溶液，稀釋強酸、弱酸、強鹼和弱鹼，觀察pH如何變化。
學習目標
- 使用pH刻度將溶液分類為酸性、中性或鹼性
- 比較石蕊試紙、酚酞、廣用指示劑和pH計各自能提供哪些資訊
- 說明pH每變化一個單位，氫離子濃度就會變化十倍
- 展示強酸稀釋十倍後pH會升高一個單位，而弱酸的變化較小
使用方法
- 1選擇廣用指示劑，測試五種家用液體。將每項結果記錄在表格中。
- 2用石蕊試紙和酚酞測試相同的液體。哪些液體無法用這些指示劑區分？
- 3切換至 pH 計，檢查你使用廣用指示劑估算的結果。
- 4在「Lab solutions」中，分別測試濃度為 1、0.1、0.01 和 0.001 mol/L 的 HCl，接著以乙酸（醋酸，CH₃COOH）重複測試並比較。
模型
假設
- 家用液體是混合物，因此其 pH 值是典型值，而非計算值。實際樣品的數值會有所不同。
- 實驗室溶液的 pH 是在 25 °C 下假設理想行為，並根據完整的電荷平衡求得。計算忽略了活度效應，而這一點在 1 mol/L 時影響最大。
- 指示劑顏色只顯示指示劑本身的顏色。實際測試中，可樂或咖啡等有色飲料可能會掩蓋顏色變化。
- 石蕊在 pH 約為 4.5 至 8.3 時變色；酚酞從 pH 約為 8.2 開始變成粉紅色。
在課堂上試試這個實驗
- Q1檸檬汁的 pH 約為 2，黑咖啡的 pH 約為 5。檸檬汁中的 H⁺ 離子數量是黑咖啡的幾倍？
- Q2為什麼酚酞在檸檬汁和純水中會呈現相同的結果？
- Q30.1 mol/L 的鹽酸和 0.1 mol/L 的乙酸濃度相同。為什麼它們的 pH 值不同？
- Q4將 0.1 mol/L 的 NaOH 稀釋 1000 倍。測試之前，先預測新的 pH 值。
常見問題
pH 7 代表什麼？
在 25 °C 時，pH 7 表示 H⁺ 和 OH⁻ 離子的濃度相等，因此溶液呈中性。低於 7 呈酸性，高於 7 呈鹼性。
pH 可以低於 0 或高於 14 嗎？
可以。濃度極高的強酸可能具有負 pH。0 到 14 的範圍涵蓋了學校和日常生活中常見的溶液。
為什麼稀釋酸永遠不會使它變成鹼性？
酸變得非常稀時，水本身產生的 H⁺ 會占主導，pH 會從低於 7 的一側逐漸接近 7。加水不會使 OH⁻ 的量超過 H⁺。