甲基红实验报告

浙江万里学院生物与环境学院

化学工程实验技术实验报告

实验名称：甲基红解离常数的测定

姓名 班级 同组姓名 指导教师签字

成绩 学号 实验日期 批改日期 年 月 日 一、 实验预习（30分）

1． 实验装置预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩

2． 实验仿真预习（10分）＿＿＿＿＿年＿＿＿＿月＿＿＿＿日 指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩 3． 预习报告（10分）

指导教师＿＿＿＿＿＿（签字）成绩

（1） 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。 （2） 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

c(H?)/c??c(MR?)/c?Kb?其离解平衡常数： （1） c(HMR)/c??? pKb?pH?lg[c(MR?)/c(HMR)]（2）

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。 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

D??lg献，根据朗伯－比尔定律

I?aclI0，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+ aB，MR-[MR] l （4） 实验中若使用1cm比色皿，即l＝1，则由（3）式得：

???MR???－

－

DA?aA,HMR?HMR?laA,MR?l （5）

将（5）式代入（4）式得：

?HMR??aA,MR?DB?aB,MR?DA(aB,HMRaA,MR??aB,MR?aA,HMR)l （6）

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。

－

（3） 实验装置与流程： 1．调节仪器

打开酸度计、分光光度计的电源，预热20分钟；

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 0.1mol·LHCl，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25mL0.04mol·L

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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350～600nm之间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的HCl和 0.01 mol·L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。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·LCH3COONa溶液，并分别加入50mL、25mL、10mL、5mL的0.02 mol·L的CH3COOH，然后用蒸馏水稀释至刻度制成一系列待

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－

—

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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。

（4） 简述实验所需测定参数及其测定方法：

1.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。

2. 取部分A液和B液分别放在2个1cm比色皿内，在350～600nm之间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. 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·LCH3COONa溶液，并分别加入50mL、25mL、10mL、5mL的0.02 mol·L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。

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（5） 实验操作要点： 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；

二、 实验操作及原始数据表（20分）

第一份溶液（A）：取10mL标准甲基红溶液，加10mL 0.1mol·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25mL0.04mol·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350～600nm之间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。

数据记录和处理

实验日期： 2015.12.28 ；室温： 13 ℃；气压： 101.324 KPa 1.测定甲基红HMR和MR-的最大吸收波长（作图）。

HMR:

MR-：

2.测定HMR和MR－在λA、λB下的摩尔吸光系数 A液的倍1.0 数 ①λ的D ②λ的D

B液的倍1.0 数 ③λ的D ④λ的D

3.求不同pH值下HMR和MR－的相对量 溶液序号 λA下的DA λB下的DB pH 1 0.302 0.218 6.89 2 0.215 0.249 6.47 3 0.111 0.270 6.09 4 0.067 0.286 5.82 BABA0.75 0.5 0.25 0.00 下0.133 0.258 0.375 0.478 0.618 下0.004 0.017 0.033 0.039 0.054 0.75 0.5 0.25 0.00 下0.019 0.028 0.038 0.49 0.058 下0.167 0.283 0.387 0.482 0.584

三、 数据处理结果（30分）

1、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-

A液在λA下的吸光度

aA，HMR=1.19

A液在λB下的吸光度

aA，MR-=0.112

B液在λA下的吸光度

aB，HMR=0.109

B液在λB下的吸光度

aB，MR-=1.033

2、计算出甲基红的酸离解平衡常数 溶液序号 1 ???MR???HMR? ?MR????lg?HMR? pH 6.89 pK 6.99 0.79 -0.10 2 3 4 1.40 3.66 8.96 0.15 0.56 0.95 6.47 6.09 5.82 6.32 5.52 4.86 pK的平均值为5.92 文献值：

其最大吸收峰的波长

λA＝520±10nm；λB＝425±10nm 在室温范围内甲基红的pK为5.05±0.15

四、 思考题

（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？

温度会影响甲基红的解离程度，温度越高，解离的越多，平衡常数越大，反之，平衡常数越小。

可通过多次测定求平均值以及采用室温的蒸馏水稀释待测溶液方法减小温差对平衡常数的影响。

（2）.甲基红酸式吸收曲线和碱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。 酸式主导：DA=（a A,HMR+a A,MR-） [HMR] 碱式主导：DB =（a B,HMR+a B,MR-） [MR-]

2 3 4 1.40 3.66 8.96 0.15 0.56 0.95 6.47 6.09 5.82 6.32 5.52 4.86 pK的平均值为5.92 文献值：

其最大吸收峰的波长

λA＝520±10nm；λB＝425±10nm 在室温范围内甲基红的pK为5.05±0.15

四、 思考题

（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？

温度会影响甲基红的解离程度，温度越高，解离的越多，平衡常数越大，反之，平衡常数越小。

可通过多次测定求平均值以及采用室温的蒸馏水稀释待测溶液方法减小温差对平衡常数的影响。

（2）.甲基红酸式吸收曲线和碱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。 酸式主导：DA=（a A,HMR+a A,MR-） [HMR] 碱式主导：DB =（a B,HMR+a B,MR-） [MR-]

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