【自】五年級(下)-3-2 水溶液的酸鹼性

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 你知道生活中有哪些酸性或鹼性的水溶液嗎？
◎ 有的廣告特強調「中性」的肥皂。
◎ 檸檬汁喝起來酸酸的，它好像是酸性物質。
◎ 廣告上看過有人拿會變色的試紙在檢驗水溶液的酸鹼性。

你聽過酸鹼水溶液嗎？
◎  檸檬汁好像是酸性、肥皂水好像是鹼性。

 有的廣告特別強調「中性」的肥皂，「中性」代表什麼意思呢？
◎ PH7 的水溶液稱為中性水溶液。

 廣告好像是用一種會變色的試紙去檢驗肥皂……
◎ 肥皂可以利用石蕊試紙變什麼顏色來判斷酸鹼性質。

 聞起來酸酸的，它就一定是酸性物質嗎？
◎ 不一定。

 實驗室中經常用「石蕊試紙」和水溶液作用後的顏色變化，作為水溶液是酸性、中性或鹼性的判斷依據。
石蕊試紙：
人稱化學之父的波以耳（Robert Boyle，1627~1691），在某一次實驗時，不小心讓鹽酸噴濺到實驗室的紫羅蘭的花朵上，他趕緊用水沖洗，結果發現紫色的花朵變成了紅色。這個特別的現象促使他進行一連串相關的研究，他發現有些花、草遇到酸鹼不同的水溶液，會變為不同的顏色。其中從石蕊地衣（是含有藻類與菌類的一群生物）中提取的浸液變色情形最明顯。他將石蕊地衣製成紅、藍兩種浸液，再將濾紙浸入石蕊浸液中，烤乾之後，製成了石蕊試紙。
 
 
 石蕊試紙是由石蕊溶液浸漬濾紙，晾乾得到，石蕊試紙是常用的試紙，而石蕊試紙可分成紅色石蕊試紙和藍色石蕊試紙兩種，鹼性溶液使紅色試紙變藍，酸性溶液使藍色試紙變紅。 

 臺灣也有石蕊地衣嗎？
◎ 在臺灣，由低海拔地區到玉山的山頂，都可以發現零星個體與大片的石蕊地衣族群。它們生長在被覆著土壤的岩石上、岩縫間，或是生長在林緣處覆蓋有腐植質的草被叢生的土坡上，而生長在陽光充足地區的石蕊地衣，它們抵抗乾旱的能力會特別強。


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  石蕊試紙有紅、藍兩種顏色，可以和不同的水溶液產生不同的反應。石蕊試紙應該怎麼使用呢？
◎ 石蕊試紙有紅色和藍色兩種，使用時必須要用鑷子夾取，不可以用手直接碰觸試紙。
◎ 不可以直接拿試紙沾取水溶液，必須用棉花棒沾取水溶液後，再塗抹在石蕊試紙上，以免影響水溶液原來的性質。

注意
實驗時，要用鑷子夾取試紙，不用手直接碰觸，避免試紙接觸到水氣而影響檢測的結果。
 測試時，用不同的棉花棒分別沾取不同水溶液，塗在試紙上，觀察試紙的變色情形，勿直接拿試紙丟到水溶液中，或重複使用棉花棒與試紙。根據水溶液接觸到紅色、藍色石蕊試紙後的變色結果，可以判斷出水溶液的酸鹼性。

 用不同的棉花棒分別沾取水溶液塗在試紙上，會產生下列幾種變化：
◎「藍色石蕊試紙」遇到水溶液的反應：與中性、鹼性水溶液作用不會變色。
                                                           與酸性水溶液作用變紅色。
◎「紅色石蕊試紙」遇到水溶液的反應：與中性、酸性水溶液作用不會變色。
                                                           與鹼性水溶液作用變藍色。

為什麼不可以直接拿事只沾取水溶液呢？

【歸納】
 必須用鑷子夾取石蕊試紙，用棉花棒沾水溶液塗在石蕊試紙上檢測。
 石蕊試紙遇到水溶液可能會出現「不變色」、「紅色變藍色」、「藍色變紅色」三種檢測結果。


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 分別將純水、砂糖水、食鹽水、檸檬酸、醋、小蘇打水、石灰水等塗在紅色和藍色石蕊試紙上，看看試紙的顏色如何變化。
◎ 純水、砂糖水、食鹽水：紅色、藍色石蕊試紙不變色。
◎ 檸檬酸、醋：紅色石蕊試紙不變色，藍色石蕊試紙變紅色。
◎ 小蘇打水、石灰水：藍色石蕊試紙不變色，紅色石蕊試紙變藍色。

 【操作】石蕊試紙的顏色變化：
(1) 準備平底試管、各種水溶液、棉花棒等器材。
(2) 將各種水溶液倒入用純水洗滌過的平底試管中。
(3) 用棉花棒沾取水溶液後，塗在試紙上觀察試紙的顏色變化。

注意
水溶液應使用純水配置，避免水溶液受到汙染影響實驗結果。
同一種水溶液使用同一根棉花棒沾取水溶液。
(一端固定只塗抹紅色石蕊試紙，另一端固定只塗抹藍色石蕊試紙)

 石蕊試紙要放在哪裡？用手拿著，還是放在桌上？怎樣放才合適？
 先在桌上放紀錄表，再用鑷子夾取紅色、藍色石蕊試紙放在紙上，使用棉花棒分別沾上各種水溶液，塗在石蕊試紙上。

 不可以將石蕊試紙直接沾取水溶液，否則可能影響水溶液的酸鹼性。應該使用棉花棒沾取水溶液，再塗抹於石蕊試紙上。同一根棉花棒只能沾同一種水溶液；而石蕊試紙也不可以重複使用。
 
 
 除了石蕊試紙外，還有其他可以檢測酸鹼性的試紙嗎？
◎ 一般還會使用「廣用試紙」來測量酸鹼性，廣用試紙是將數種指示劑混合成指示劑浸液，再將試紙浸製而成，其測量範圍會由酸至鹼為紅橙黃綠藍各色依序變化，可以比石蕊試紙更準確的檢測出酸鹼度的強弱程度。

【歸納】由石蕊試紙的檢測結果可得知，水溶液分為酸性、鹼性、中性三種。
 
 
 (1) 使紅色和藍色兩種石蕊試紙都不變色的是哪些水溶液？
◎ 純水、砂糖水、食鹽水會使兩種石蕊試紙都不變色。
純水、砂糖水、食鹽水。
(2) 使藍色石蕊試紙變紅色的是哪些水溶液？
◎ 檸檬酸和醋會使藍色石蕊試紙變紅色，而紅色石蕊試紙則不會變色。
檸檬酸、醋。
(3) 使紅色石蕊試紙變藍色的是哪些水溶液？
◎ 小蘇打水和石灰水會使紅色石蕊試紙變藍色，而藍色石蕊試紙則不會變色。
小蘇打水、石灰水。


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依據實驗結果，可將水溶液的性質分為中性、酸性、鹼性這三類。
 使藍色石蕊試紙變紅；紅色石蕊試紙不變色的水溶液是「酸性水溶液」。

 使紅色、藍色石蕊試紙都不變色的水溶液是「中性水溶液」。

 使紅色石蕊試紙變藍；藍色石蕊試紙不變色的水溶液是「鹼性水溶液」。

【歸納】
 中性水溶液：使紅色、藍色石蕊試紙都不變色。
 酸性水溶液：使紅色石蕊試紙不變色、藍色石蕊試紙變紅色。
 鹼性水溶液：使藍色石蕊試紙不變色、紅色石蕊試紙變藍色。
 
 
  只使用藍色石蕊試紙測試水溶液，是否可以確認水溶液是酸性、鹼性還是中性？為什麼？
◎ 只用一種石蕊試紙無法測試水溶液的酸鹼性。
◎ 如果只使用藍色石蕊試紙，只能檢測酸性溶液會變紅色。鹼性和中性水溶液都不會變色，因此無法檢測鹼性和中性水溶液。
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  許多植物的汁液（如葉菜汁、果汁、花汁等）遇到酸性、鹼性不同的溶液，也會產生不同的顏色變化。

 準備紫色高麗菜汁來實驗。
(1) 把紫色高麗菜剝成小碎片。將紫色高麗菜剝碎，可以增加紫色高麗菜葉與水的接觸面積。
(2) 將剝好的紫色高麗菜泡在熱的純水裡約10分鐘。將切碎的紫色高麗菜葉浸泡在熱水中，紫色高麗菜中的有用成分會溶解在水中。
(3) 過濾汁液。除了可用細網目的篩網過濾外，也可用濾紙過濾。將紫色高麗菜汁，每次取用需要的量或事先分裝好裝入寶特瓶，放冰箱中保存（約可保存一個禮拜）。
(4) 完成。

 一定要使用熱水才能泡製紫色高麗菜汁嗎？
◎ 一般室溫下的水也可以泡製紫色高麗菜汁，只是浸泡的時間要比較久，溫度愈低浸泡的時間會愈久。因此建議還是使用熱水來浸泡紫色高麗菜，所需的時間會比較短。


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 將紫色高麗菜汁分別滴入不同的水溶液時，看看水溶液的顏色有什麼變化？
◎ 純水、砂糖水、食鹽水→偏紫色。
◎ 檸檬酸、醋→偏紅色。
◎ 小蘇打水、石灰水→偏藍色或綠色。

【操作】紫色高麗菜汁與水溶液的作用
◎ 將數滴的紫色高麗菜汁滴入各種水溶液中。
◎ 觀察各種水溶液的顏色變化情形。

注意
滴入紫色高麗菜汁時，滴管口不可碰觸到要檢驗的水溶液。

 純水、砂糖水和食鹽水加紫色高麗菜汁，顏色不會改變，是中性水溶液。
 檸檬酸和醋加紫色高麗菜汁後，顏色變為偏紅色，是酸性水溶液。
 小蘇打水和石灰水加紫色高麗菜汁，顏色變為藍色或綠色，是鹼性水溶液。
 
 
  使用完的紫色高麗菜汁必須放在冰箱中保存，放置在常溫下時間過久容易腐敗。
 
 
(1) 紫色高麗菜汁在酸性的水溶液中，顏色變化情形如何？
◎ 水溶液顏色變為紅色系。
(2) 紫色高麗菜汁在鹼性的水溶液中，顏色變化情形如何？
◎ 水溶液顏色變為藍色系或綠色系。
(3) 要用來檢測水溶液酸鹼性的植物汁液，它必須具備什麼特性？
◎ 當該種植物的汁液遇到不同性質的水溶液時，會產生不同的顏色變化，可以藉此分辨水溶液的性質。


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 紫色高麗菜汁滴入酸鹼不同的水溶液中，會使水溶液的顏色產生不同的變化。
 

中性溶液	純水、砂糖、食鹽水	紫色高麗菜汁不變色。
酸性溶液	檸檬酸、醋	紫色高麗菜汁變紅色。
鹼性溶液	小蘇打水、石灰水	紫色高麗菜汁變藍色、綠色。

除了植物以外，可以用化學藥劑來檢驗水溶液的酸鹼性嗎？
◎ 實驗室裡有一種藍綠色的BTB 指示劑，也是一種會隨著酸鹼性質變色的指示劑。當BTB 指示劑遇到酸性時會變黃色、遇到鹼性時會變藍色。
加入BTB 指示劑：
水溶液接近藍綠色的是中性溶液
水溶液接近黃色的是酸性水溶液
水溶液接近藍色的是鹼性水溶液
 
 
 
 
  除了紫色高麗菜之外，還有一些植物也可以用來檢驗水溶液的酸鹼性質，例如：紅鳳菜的葉、紅玫瑰的花瓣、紫葡萄的外皮等植物。
 紅鳳菜（葉）：紅鳳菜汁原本的顏色是紫色，當加入其他水溶液檢驗時，水溶液顏色不變色（紫色）的是中性水溶液、變紅色的是酸性水溶液、變綠色的是鹼性水溶液。
 紅玫瑰（花瓣）：紅玫瑰花瓣原本的顏色是紅色，當加入其他水溶液檢驗時，水溶液顏色不變色（紅色）的是中性水溶液、變深紅色的是酸性水溶液、變綠色的是鹼性水溶液。
 紫葡萄（外皮）：紫葡萄皮原本的顏色是紫色，當加入其他水溶液檢驗時，水溶液顏色不變色（紫色）的是中性水溶液、變紅色的是酸性水溶液、變綠色的是鹼性水溶液。
  也可以利用蝶豆花來檢驗水溶液的酸鹼，蝶豆花原本的顏色是藍色，當加入其他水溶液檢驗時，水溶液顏色不變色（藍色）的是中性水溶液、變紫紅色的是酸性水溶液、變黃綠色的是鹼性水溶液。
 

	中性溶液 純水、砂糖、食鹽水	酸性溶液 檸檬酸、醋	鹼性溶液 小蘇打水、石灰水
紅鳳菜（葉）	不變色（紫色）	變紅色	變綠色
紅玫瑰（花瓣）	不變色（紅色）	變深紅色	變綠色
紫葡萄（外皮）	不變色（紫色）	變紅色	變綠色
蝶豆花	不變色（藍色）	變紫紅色	變黃綠色

【歸納】紫色高麗菜汁與中性水溶液作用時，水溶液的顏色紫色系。
             紫色高麗菜汁與酸性水溶液作用時，水溶液的顏色紅色系。
             紫色高麗菜汁與鹼性水溶液作用時，水溶液的顏色藍色系或綠色系。
             除了紫色高麗菜汁外，有些植物也能檢驗水的酸鹼性。
 

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 水溶液具有中性、酸性或鹼性的特性。石蕊試紙和紫色高麗菜汁，它們的顏色會隨酸鹼性而改變。
 

	石蕊試紙	紫色高麗菜汁
中性 純水、砂糖水、食鹽水	紅色、藍色石蕊試紙都不變色	偏紫色
酸性 檸檬酸、醋	紅色石蕊試紙不變色 藍色石蕊試紙變紅色	偏紅色
鹼性 小蘇打水、石灰水	紅色石蕊試紙變藍色 藍色石蕊試紙不變色	小蘇打水→偏藍色 石灰水→偏綠色

 

◎紅色石蕊試紙、紫色高麗菜汁檢測小蘇打水→藍色

◎強酸及強鹼不適合做測試

 經由石蕊試紙、紫色高麗菜汁等不同方法，檢驗各種水溶液的結果，你發現什麼？
◎ 水溶液可分為酸性、鹼性和中性三類，而用來檢驗水溶液酸鹼性的物質稱為「酸鹼指示劑」。
 
【歸納】水溶液依照透過酸鹼指示劑檢測後，可分為酸性、鹼性、中性三類。
              可以用來檢驗水溶液的酸鹼性質的物質稱為「酸鹼指示劑」。


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 將酸性的檸檬酸和鹼性的小蘇打水混合後，水溶液最後會變成酸性、中性或是鹼性？怎樣可以知道？ 
◎ 不一定。如果酸性水溶液較多、較濃，混合後水溶液仍會偏向酸性；如果鹼性水溶液較多、較濃，混合後水溶液則偏向鹼性。混合後的水溶液也有可能接近中性。


【操作】酸性和鹼性水溶液的混合
第一組：把小蘇打水10 毫公升和檸檬酸10 毫公升混在一起，再用紫色高麗菜汁測試。
第二組：已經加了紫色高麗菜汁的小蘇打水10 毫公升（偏藍色），再倒入已經加了紫色高麗菜汁的檸檬酸溶液10 毫公升（偏紅色），觀察顏色的變化。

本實驗只能用紫色高麗菜汁來檢驗嗎？
◎ 本活動不一定只可以使用紫色高麗菜汁，可自行決定要使用紫色高麗菜汁或石蕊試紙其中一樣來檢測。

【注意】 本活動只做酸鹼混合（定性），未做滴定（定量），故酸鹼水溶液混合後，不一定達到絕對的中性，只是很接近中性。
              做此實驗時，選用弱酸與弱鹼的水溶液，避免危險。
 
  各組將小蘇打水和檸檬酸混合後，檢測出來的酸鹼性都相同嗎？為什麼會這樣？
◎ 每一組檢測出來的酸鹼性質不大相同，有的是鹼性、有的是酸性、有的是中性。
◎ 可能是兩種水溶液的濃度不相同，也可能是加入的水溶液的量不同。

 混合後的水溶液酸鹼性質改變了嗎？你怎麼判斷的？
◎ 酸鹼性質改變了。
◎ 利用紫色高麗菜汁檢測後發現，原來酸性和鹼性的水溶液混合後變成中性、酸性或鹼性。

【歸納】將酸性和鹼性溶液混合，用酸鹼指示劑來檢測，混合液可能是鹼性、可能是酸性、也可能是中性。


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 想一想，怎麼做才能將酸性水溶液和鹼性水溶液的混合水溶液變成接近中性？
◎ 將酸性水溶液緩緩加入帶有酸鹼指示劑的鹼性水溶液中，觀察酸鹼指示劑的顏色變化，直到顏色改變時，便知混合水溶液的酸鹼性已接近中性。

 加過紫色高麗菜汁的酸性水溶液→
再加入小蘇打水結果會如何？→發現加入小蘇打水後，水溶液由紅色漸漸變成紫色。(中性)
再加入檸檬酸結果會如何？→加入檸檬酸會維持紅色。

 加過紫色高麗菜汁的鹼性水溶液→
再加入小蘇打水結果會如何？→加入小蘇打水會維持藍色。
再加入檸檬酸結果會如何？→發現加入檸檬酸後，水溶液由藍色漸漸變成紫色。(中性)

 實驗時除了滴管不可碰到水溶液及裝水溶液的試管管壁外，還須輕輕搖晃試管，使指示劑與水溶液混合均勻。
 
 
 怎麼判斷混合水溶液是不是中性的？ 
◎ 紫色高麗菜汁與中性水溶液混合後，會偏紫色。如果混合液偏紫色，表示混合液接近中性。

 加過紫色高麗菜汁的酸性水溶液顏色偏紅，要繼續加入哪一種性質的水溶液，才會變成中性水溶液？
◎ 偏紅色表示水溶液是酸性，須再加入鹼性水溶液（直到混合液偏紫色）。
 
 
  將酸性水溶液與鹼性水溶液混合後，再利用可檢驗酸鹼性的試紙或試劑檢驗，混合水溶液會呈現接近中性的顏色。
(酸性和鹼性水溶液混合後，混合液會趨向中性的反應，稱為酸鹼中和。)

 用了一段時間的茶壺中常有茶垢，是鹼性的沉澱物，可以用檸檬酸將茶垢洗乾淨，這就是酸鹼中和的應用。
想一想，生活中有哪些是應用酸鹼中和的例子？
◎ 胃液中含有胃酸，如果胃酸過多會使人不舒服時，會服用鹼性的胃藥，達到酸鹼中和。
◎ 農夫會在農田裡灑石灰，使酸性的土壤變成中性。

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  檢驗生活中各種水溶液的酸鹼性時，選用哪種檢驗酸鹼性的方法比較適當？做做看。
◎ 課本選用石蕊試紙做檢測，因為可以取用現成的試紙，不須再配製酸鹼指示劑。檢測時，一定要同時使用紅色、藍色石蕊試紙，才能確定水溶液的酸鹼性。

 想檢測生活中水溶液可以怎麼做？
◎ 利用石蕊試紙、紫色高麗菜汁等指示劑來檢測。

 你用什麼方法測試水溶液的酸鹼性？結果如何？
◎ 將肥皂的成分溶於純水中，形成方便檢測的「肥皂水溶液」，再利用石蕊試紙檢測肥皂水溶液的酸鹼性。
◎ 中性：使紅色、藍色石蕊試紙不變色。
  酸性：紅色石蕊試紙不變色，藍色石蕊試紙變紅色。
  鹼性：藍色石蕊試紙不變色，紅色石蕊試紙變藍色。

 如果要檢測固體物品的酸鹼性，可以加入純水溶解再檢測。

 一般的水溶液，可以直接拿來檢驗酸鹼性嗎？
◎ 若是溶液的顏色比較深（例如：洗髮精、沐浴乳、醬油等），必須將溶液加純水稀釋，才容易觀察顏色的變化。

注意
廚房或浴廁中有許多強酸或強鹼的物質，請先閱讀包裝盒上的說明，並在家人或老師的指導下才可進行實驗。
有些溶液比較黏稠或顏色比較深（如洗髮精、沐浴乳、醬油等），必須先用純水稀釋後，才容易看出顏色變化的結果。



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 強酸或強鹼具有腐蝕性，如果有身體部位不小心接觸到，應立即以大量清水沖洗，並送醫救治。絕對不可使用酸鹼混合的方式處理，以免造成二度傷害。

 生活中有些酸性、鹼性物品具有腐蝕性，不可以直接接觸，以免發生危險。一些清洗廁所、廚房的酸、鹼水溶液具有腐蝕性，不可以直接接觸，也不適合拿來實驗

 不要隨便碰觸化學藥品；如果要使用，必須先經過師長同意並看清楚使用說明。用化學藥品做實驗時，應該要有老師在一旁指導，避免學生發生危險。學生在不了解化學藥品的情況下，不可以隨便碰觸。

 使用酸性溶液（如鹽酸）清洗馬桶的汙垢時，要戴手套及口罩。以酸性水溶液清洗馬桶的汙垢時，應該戴口罩和橡皮手套，以免吸入清洗時的氣體，對呼吸道造成傷害。

 身體或衣物沾到強酸或強鹼的部位，要立即以大量清水沖洗。用大量的水沖洗碰觸到強酸或強鹼的部位，千萬不可用酸鹼水溶液混合的方法處理被強酸、強鹼沾到的部位。
如果是沾到濃硫酸，應先用乾布輕擦，再大量沖水並儘快就醫。（不可直接沖水）