酸的強弱與解離度大小的定性驗證

酸的強弱與解離度大小的定性驗證

明道高中 程明亮

同溫下，同濃度的鹽酸與醋酸，因都是單質子酸，所以 溶液中[H

⁺

]的大小，來自兩種酸各自解離度的大小，亦即[H

⁺

] 較大者，該酸解離度較大；同理，硫酸與草酸均為雙質子酸，

同濃度的兩種酸，解離度較大者，[H

⁺

]亦較大，若欲確切知 道[H

⁺

]的大小，可藉由 pH 儀量測，但課堂上若欲判別兩種 未知酸的強弱，搬來 pH 儀不但大費周章，而且缺乏趣味性！

今天，我們將利用簡單的器材—鎂帶與氣球，來定性驗證不 同酸的酸性強弱，亦即解離度的大小。

原理：

當初濃度為 a 莫耳/升的酸 HA 在水中解離，設α代表該溫度 的解離度，則 HA(aq) H⁺(aq)＋ A^-(aq)

解離前 a 莫耳/升 0 0 過 程 –aα +aα + aα

平衡時 a(1-α) aα aα

當達平衡時，各物種濃度不再改變，而有[H⁺][ A^-]/[ HA]＝定值 Ka，

是為平衡定律式，Ka 稱為該酸的解離常數。

所以，Ka＝(aα)²/[ a(1-α)]＝aα²/(1-α)，當解離度α越大時，Ka 越

1

2

大，[H⁺]＝aα也越大，即表示 HA 是越強的酸。

同濃度的不同酸，其[H⁺]大小，可藉由氫離子與等長的磨亮鎂帶 反應： Mg(s)＋2 H⁺(aq) →Mg²⁺(aq)＋H2(g)

以其產生氫氣速率的快慢，並充填套在瓶口的氣球，由氣球膨脹的快 慢，即可判斷酸性的強弱。

材料：

1.0M硫酸 100 毫升

1.0M 草酸 100 毫升 1.0M 鹽酸 100 毫升

1.0M 醋酸 100 毫升 1.0M 硫酸氫鈉 100 毫升 磨亮鎂帶 16 ㎝×5 150 毫升錐形瓶 5 個 氣球(可套在錐形瓶口) 數個 標籤紙 數張

做法：

1. 將五種酸性溶液分別倒入 5 個錐形瓶中，並以標籤紙識別 各溶液。

2. 以剪刀將磨亮鎂帶減成等長 16 ㎝的 5 小段(約 0.24 克)，請 五位同學在一聲令下，同時丟入鎂帶於錐形瓶中，並立即

在瓶口套上氣球。

3. 將 5 個錐形瓶並列，觀察兩分鐘內，各氣球因生成氫氣膨 脹的快慢。

4. 比較同濃度的硫酸與草酸氣球膨脹的快慢，再比較同濃度 的鹽酸、醋酸與硫酸氫鈉，三者氣球膨脹的快慢。

動腦想一想：

1.

為什麼五種酸性溶液中要同時丟入”等長的”磨亮鎂帶，如 果不等長，會有什麼問題？

2.

鎂的原子量為 24.0，則 0.24 克的磨亮鎂帶與五種酸反應 時，何者為限量試劑？(反應先用完者稱限量試劑)

3.

計時兩分鐘比較氣球膨脹的快慢，如果計時時間過長，且 收集氫氣過程沒有漏氣問題，則最後 5 個氣球的體積，理 論上將如何？

注意事項：

強酸會腐蝕皮膚若不慎沾到，應立即以大量水沖洗。

3

做完實驗後的五種酸液，可以氫氧化鈉中和至約呈中性時，

以水稀釋放流。

鎂帶未反應完者，洗淨乾燥後回收。

本實驗參考南一書局高中化學(下)第 7 頁氫氣球與酸的強弱

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