题目
【填空题】已知甲基橙pK(HIn) = 3.4,当溶液pH = 3.1时[In - ]/[HIn]的比值为____; 溶液pH = 4.4时[In - ]/[HIn]的比值为______; 依通常计算指示剂变色范围应为pH = pK(HIn)±1,但甲基橙变色范围与此不符,这是由于_______
【填空题】已知甲基橙pK(HIn) = 3.4,当溶液pH = 3.1时[In - ]/[HIn]的比值为____; 溶液pH = 4.4时[In - ]/[HIn]的比值为______; 依通常计算指示剂变色范围应为pH = pK(HIn)±1,但甲基橙变色范围与此不符,这是由于_______
题目解答
答案
["0.5","10","由于人们的眼睛对红色比黄色灵敏;"]
解析
本题考查指示剂变色原理及Henderson-Hasselbalch方程的应用,需掌握以下关键点:
- 指示剂解离平衡:酸性指示剂HIn在溶液中解离为In⁻,颜色变化由两者的浓度比决定。
- Henderson-Hasselbalch方程:$\text{pH} = \text{p}K_a + \log \frac{[\text{In}^-]}{[\text{HIn}]}$,用于计算不同pH下浓度比。
- 变色范围理论与实际差异:理论变色范围为$\text{pH} = \text{p}K_a \pm 1$,实际受人眼对颜色敏感度影响。
第一空(pH=3.1时)
- 代入公式:
$\text{pH} - \text{p}K_a = 3.1 - 3.4 = -0.3$
$\log \frac{[\text{In}^-]}{[\text{HIn}]} = -0.3$ - 计算比值:
$\frac{[\text{In}^-]}{[\text{HIn}]} = 10^{-0.3} \approx 0.5$
第二空(pH=4.4时)
- 代入公式:
$\text{pH} - \text{p}K_a = 4.4 - 3.4 = 1$
$\log \frac{[\text{In}^-]}{[\text{HIn}]} = 1$ - 计算比值:
$\frac{[\text{In}^-]}{[\text{HIn}]} = 10^{1} = 10$
第三空(变色范围不符原因)
人眼对颜色敏感度差异:甲基橙在酸性条件下呈红色,中性条件下呈黄色。由于人眼对红色更敏感,实际变色范围偏向酸性一侧,导致实际变色范围比理论范围($\text{pH} = \text{p}K_a \pm 1$)更窄。