甲基红的酸离解平衡常数的测定 一、实验目的 二、实验原理 三、药品仪器 四、实验步骤 五、实验记录 六、数据处理 七、结果分析与讨论 八、注意事项 九、思考题

实验目的 1.测定甲基红的酸离解平衡常数。 2.掌握分光光度计和酸度计的使用方法。

实验原理 甲基红（对-二甲氨基-邻-羧基偶氮苯）是一种弱酸型的染料指示剂，具有酸（HMR）和碱（MR－）两种形式，它在溶液中部分电离，在碱性溶液中呈黄色，酸性溶液中呈红色。 在溶液中存在一个离解平衡，简单地写成： HMR H＋ ＋ MR－ 甲基红的酸形式 甲基红的碱形式 其离解平衡常数：

由于HMR和MR－两者在可见光谱范围内具有强的吸收峰，溶液离子强度的变化对它的酸离解平衡常数没有显著的影响，而且在简单CH3COOH－CH3COONa缓冲体系中就很容易使颜色在pH＝4~6范围内改变，因此比值[MR－]/[HMR]可用分光光度法测定而求得。

实验中若使用1cm比色皿，即l＝1 ，则由（3）式得： 对一化学反应平衡体系，分光光度计测得的光密度包括各物质的贡献，根据朗伯－比尔定律，当c单位为mol·L－1，l 单位为cm时，a为摩尔吸光系数。由此可推知甲基红溶液中总的光密度为： DA ＝ aA，HMR [HMR] l + aA，MR-[MR－] l （3） DB ＝ aB，HMR[HMR] l + a B，MR-[MR－] l （4） 实验中若使用1cm比色皿，即l＝1 ，则由（3）式得：

将（5）式代入（4）式得： DA、DB分别为在HMR和MR－的最大吸收波长处所测得的总的光密度。aA，HMR、aA，MR- 和aB，HMR、aB，MR- 分别为在波长λA和λB下的摩尔吸光系数。各物质的摩尔吸光系数值可由作图法求得。 [MR－]与[HMR]的相对量可由（5）、（6）式得出，pH值可由酸度计测定得出；最后按（2）式求出pK值。

药品仪器 1. 722型分光光度计 2. pHS－3型pH计容量瓶（100mL） 3. 移液管 （10mL） 4. 温度计（0~100℃） 4. 温度计（0~100℃） 5. 甲基红贮备液：0.5g晶体甲基红溶于300ml 95%的乙醇 中，用蒸馏水稀释至500ml。 6. 标准甲基红溶液：取8ml贮备液加50ml 95%的乙醇稀 释至100ml。 7. PH为6.84的标准缓冲溶液 8. 醋酸钠溶液 0.04 mol· L-1 、 0.01 mol· L-1 9. 醋酸 0.02 mol· L-1 10. 盐酸 0.1 mol· L-1 、0.01 mol· L-1

实验步骤 调节分光光度计 测定甲基红酸式（HMR）和碱式（MR－）的最大吸收波长 测定在λA和λB下各溶液的光密度DA和DB，测各溶液的pH值 测定它们在λA、λB下的摩尔吸光系数 标定酸度计

1.722型分光光度计的使用 (1)将灵敏度旋钮调置“1”档，（放大倍率最小）； (2)开启电源预热20分钟，选择开关置“T”，波长调置测试 用波长； (3)打开试样室盖（光门自动关闭），调节“0”旋钮，使数 字显示为“00.0”； (4)放入参比液，调节100%旋钮，使数字显示为“100.0”； （如不到100.0，适当调整灵敏度的档度，同时重复“3”）； (5)选择开关置于“A”调节吸光度调零旋钮，数字显示为 0.000，移入被测溶液，显示A值。 (6)改变测试波长，稍等片刻，重新调整0和100%后，比 色皿光面通光路。

2.测定甲基红酸式(HMR)和碱式(MR－)的最大吸收波长 测定下述两种甲基红总浓度相等的溶液的光密度随波长的 变化，即可找出最大吸收波长。 第一份溶液（A）：取10mL标准甲基红溶液，加10mL 0.1 mol·L-1HCl，稀释至100mL，此溶液的pH值大约为2，因此甲 基红完全以HMR式存在。 第二份溶液（B）：取10mL标准甲基红溶液和25mL0.04 mol·L-1 CH3COONa溶液，稀释至100mL，此溶液的pH值大约 为8，因此甲基红完全以MR－式存在。 取部分A液和B液分别放在2个1cm比色皿内，在350~600 nm之间每隔10nm测定它们相对于水的光密度。由光密度对波 长作图，找出最大吸收波长λA、λB。

3. 检验HMR和MR—是否符合比尔定律并测定它们在λA、 λB下的摩尔吸光系数。 取部分A液和B液，分别各用0.01 mol·L-1 的HCl和 0.01 mol·L-1 的CH3COONa稀释至它们原浓度的0.75，0.50，0.25倍及原溶液，制成一系列待测液。在波长λA和λB下测定这些溶液相对于水的光密度。由光密度对浓度作图并计算在λA下甲基红酸式（HMR）和碱式（MR－）的aA，HMR、 aA，MR-及在λB下的aB，HMR、 aB，MR-。

4.求不同pH值下HMR和MR－的相对量 在四个100mL的容量瓶中分别加入10mL标准甲基红溶液和25mL 0.04 mol·L-1 CH3COONa溶液，并分别加入50mL、25mL、10mL、5mL的0.02 mol·L-1 的CH3COOH，然后用蒸馏水稀释至刻度制成一系列待测液。测定在λA和λB下各溶液的光密度DA和DB，用酸度计测得各溶液的pH值。

实验数据记录 1.测定甲基红HMR和MR－的最大吸收波长 2.测定HMR和MR－在λA、λB下的摩尔吸光系数 实验日期： ；室温： ℃；气压： KPa 1.测定甲基红HMR和MR－的最大吸收波长 2.测定HMR和MR－在λA、λB下的摩尔吸光系数 3.求不同pH值下HMR和MR－的相对量

1.测定甲基红HMR和MR-的最大吸收波长 波长/nm 光密度DA 光密度DB 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 光密度DA 光密度DB 波长/nm 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 光密度DA 光密度DB

2. 测定HMR和MR- 在λA、λB下的摩尔吸光系数 1.0 0.75 0.50 0.25 ①λA下的D ②λB下的D B液的倍数 1.0 0.75 0.50 0.25 ③λA下的D ④λB下的D 作图求出摩尔吸光系数；由①得aA，HMR； 由②得aB，HMR ；由③得aA，MR- ；由④得a B， MR-

3.求不同pH值下HMR和MR－的相对量 溶液序号 1 2 3 4 λA下的D λB下的D pH

数据处理 1.找出甲基红HMR和MR-的最大吸收波长 2.作图求出摩尔吸光系数；由①得aA,HMR； 由②得aB,HMR ；由③得aA,MR- ；由④得a B, MR- 3.计算出甲基红的酸离解平衡常数 4.与文献值比较

2. 测定HMR和MR- 在λA、λB下的摩尔吸光系数 1.0 0.75 0.50 0.25 ①λA下的D ②λB下的D B液的倍数 1.0 0.75 0.50 0.25 ③λA下的D ④λB下的D 作图求出摩尔吸光系数；由①得aA，HMR； 由②得aB，HMR ；由③得aA，MR- ；由④得a B， MR-

3.计算出甲基红的酸离解平衡常数 溶液序号 PH pK 1 2 3 4

文献值： 其最大吸收峰的波长 λ1＝520±10nm；λ2＝425±10nm 在室温范围内甲基红的pK为5.05±0.15

实验结果与讨论 ⑴结果：实测值为pK= ⑵计算实验偏差： ⑶分析产生偏差的原因： ⑷有何建议与想法？

注意事项： 1.恒温； 2.改变测试波长，稍等片刻，重新调整0和100%后，比色皿光面通光路；

思考题 2.甲基红酸式吸收曲线和硒式吸收曲线的交点称之为“等色点”，讨论在等色点处光密度和甲基红浓度的关系。 1.在本实验中，温度对测定结果有何影响？采取哪些措施可以减少由此而引起的实验误差？ 2.甲基红酸式吸收曲线和硒式吸收曲线的交点称之为“等色点”，讨论在等色点处光密度和甲基红浓度的关系。 3.什么要用相对浓度？为什么可以用相对浓度？ 4.在光密度测定中，应该怎样选用比色皿。