一滴天然指示劑的微型電解實驗

很多電解質溶液電解后，其酸堿性往往發(fā)生改變，一般需要滴加指示劑表現(xiàn)陰陽極所發(fā)生的電極反應。由此而引發(fā)一系列的問題：如果將酸堿指示劑直接作為電解對象，可能會有什么有趣的現(xiàn)象？如果只取一滴電解液體，是不是能節(jié)省原料，省時省力呢？如果電解對象都取自于天然，是不是更加綠色環(huán)保呢？

在微型實驗中，筆者分別采用紫甘藍汁、綠茶汁、一串紅花瓣汁作為電解對象。這些取自于天然的汁液所含色素的顏色均隨pH改變，各種文獻多有報道，在化學課外活動中也常作為酸堿指示劑的生活素材。

藥品與材料

點滴板，多用滴管，9 V電池，2根絕緣銅導線，2個鱷魚夾，全活動鉛筆專用筆芯（HB，0.7，截斷為2 cm長），大頭針，研缽，燒杯，濾紙，紫甘藍，綠茶包，一串紅花瓣，硫酸鈉，稀硫酸（3 mol#8226;L－1），氫氧化鈉溶液（10%），蒸餾水。

實驗前在研缽中將紫甘藍葉片、一串紅花瓣分別搗爛，各自加100 mL水，加熱煮沸數(shù)分鐘，即可得到相應汁液。茶葉直接用熱水浸泡即可。

實驗過程與討論

在點滴板上各凹槽各滴加一滴天然指示劑，再滴加一滴硫酸鈉溶液（僅僅為了增強導電性。實驗發(fā)現(xiàn)，如不添加，反應仍然可以進行，但反應速率較小），用連接導線的鱷魚夾各夾住一根鉛筆芯，將電極一端浸入待電解液體液面以下，當導線分別與電池兩極相連，片刻后即可見到表1所列現(xiàn)象。

使用鉛筆芯作為電極，在含有少量電解質的水溶液中通以直流電，水即起電解，在陽極發(fā)生氧化反應，失去電子，產(chǎn)生氧氣(逸出)與氫離子(使陽極附近的水溶液呈現(xiàn)酸性)，可以用反應式表示：2H2O－4e－→O2+4H+。而在陰極發(fā)生還原反應。產(chǎn)生氫氣(逸出)與氫氧根離子(使陰極附近的水溶液呈現(xiàn)堿性)，2H2O+2e－→H2+2OH－。在兩極產(chǎn)生的酸堿而引起的顏色指示完全符合文獻[1][2]的描述。

用鉛筆芯將兩極所在位置具有不同顏色的溶液攪拌均勻，發(fā)現(xiàn)整個液滴恢復電解前的顏色，說明電解后陰極和陽極附近溶液所有的氫離子和氫氧根離子數(shù)量大致相等，混合以后恰好中和。

該實驗雖然量少體微，不適合作為課堂演示實驗，但現(xiàn)象明顯，操作方便，便于學生自己動手完成。其中所體現(xiàn)的顏色轉變、反應機理以及一些可能出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，更值得學生思考和探究。

參考文獻

[1]韋友歡，韋良興，王麗平，等.茶汁代替酸堿指示劑的研究[J].南寧師范高等專科學校學報， 2001(4):73-74

[2]劉煜，王紅.鮮花自制酸堿指示劑[J].遼寧師專學報，2001(4):85-86

（作者單位：南京市曉莊學院化學系）