问题

同时在石蕊溶液中加入多种酸,最后为什么不是红色(视频如下)?

回答
好的,咱们来聊聊为什么在石蕊溶液里同时加入多种酸,最后不一定是红色的问题。这事儿说起来得从几个方面掰开了说:

1. 石蕊溶液的“脾气”

首先,咱们得明白石蕊溶液是怎么变色的。石蕊是一种天然的色素,它对溶液的酸碱性非常敏感。

酸性环境: 当溶液是酸性的,石蕊就会变成红色。
碱性环境: 当溶液是碱性的,石蕊就会变成蓝色。
中性环境: 当溶液是中性的,石蕊就是紫色的。

这就像一个“指示器”,告诉你现在这水是“酸”还是“碱”。

2. 同时加入多种酸,到底发生了什么?

这才是问题的关键。你不是只加一种酸,而是“多种酸”一起往石蕊溶液里倒。这里面有几个可能的情况:

酸的强度不同: 咱们知道,酸有好有坏,有些酸“劲儿”很大(强酸),有些“劲儿”小(弱酸)。比如,盐酸、硫酸是强酸,它们的酸性非常强,很容易让溶液变红。而醋酸、碳酸(比如苏打水里的)就是弱酸,它们的酸性相对温和。
加入的量不同: 你加的量也很重要。即使是弱酸,如果加得足够多,也能让溶液变得酸性。反之,即使是强酸,如果只加一点点,溶液的酸性可能不够明显。
酸的混合效果: 当你同时加入多种酸时,它们都会向溶液中释放氢离子(H+)。这些氢离子就是让溶液变酸的“罪魁祸首”。所以,最终溶液的酸性强弱,取决于所有加入的酸释放的氢离子的总和。

3. 为什么最后不一定是红色?

现在咱们可以回到最初的问题了。为什么不一定是红色?

弱酸占主导,或者酸性不够强: 如果你加入的多种酸,大部分都是弱酸,而且加入的量又不是特别大的话,那么即使有多种酸,它们释放出的氢离子的总量也可能不足以让石蕊溶液表现出强烈的红色。它的酸性可能只是“微酸”,或者介于中性和微酸之间。
存在缓冲作用(这个有点复杂,但可能): 在某些情况下,如果你加入的酸中,有一些物质能“吸收”一部分的氢离子,那么溶液的酸性变化就不会那么剧烈。不过,这通常发生在更复杂的溶液体系中,对于简单的石蕊溶液和常见酸的混合,这种情况相对少见。
你误会了“多种酸”的概念: 有时候,我们可能会把一些本身就是中性或者弱碱性的物质,误认为是“酸”。比如,如果把石蕊溶液和一杯白开水(中性)混合,再加一点点醋(弱酸),最后的颜色可能还是偏紫或者非常淡的粉色。
石蕊溶液本身的颜色(非常少见,但可能性): 石蕊溶液在不同pH值下,颜色变化是一个范围,不是只有纯红和纯蓝。在接近中性但略微偏酸的时候,它可能呈现粉红色、桃红色,甚至有点偏紫的红色。如果你看到的视频里,颜色不是那种“血盆大口”的鲜红,而是比较柔和的粉红色,那也属于酸性范围内,只是酸度相对弱一些。

总结一下,核心在于:

最终石蕊溶液的颜色,取决于所有加入的酸释放的氢离子的总量。如果这个总量足够大,让溶液的pH值低于石蕊变红的那个临界点,它就会变红。但如果因为加入的酸本身是弱酸,或者加入的量不够多,导致释放的氢离子总量不足以达到那个临界点,那么它就可能呈现出紫色(中性)、或者偏紫的粉红色、淡粉色(弱酸性)等颜色,而不会是明显的红色。

所以,下次看到视频里加了多种酸却没有变红,别惊讶,这很可能是因为这些酸的“合力”还不足以把石蕊“逼”成大红色!

网友意见

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石蕊溶液最早由化学家波义耳从地衣植物中所提取,在酸性条件性呈红色,在碱性条件下呈蓝色。而在中性条件下,是这两者的混合,所以是紫色的。

所以在酸性条件下,石蕊应当是红色的。那么,为什么在你的“实验”中(分别是“石蕊+盐酸+硫酸+硝酸”和“石蕊+硫酸+盐酸+亚硫酸”),最终溶液不是红色的呢?我将分别进行讨论。

一、石蕊+盐酸+硫酸+硝酸——这个你的Beaker应该是对的

从你的视频中可以看到,在加入了盐酸和硫酸后,溶液都还是红色的,但是在加入了硝酸后马上变成近乎无色了。这是因为硝酸不仅仅是一种强酸,它还有一个非常特殊的性质——强氧化性。所以,硝酸是可以氧化掉石蕊中的显色官能团的,从而导致其失效。下面我再来具体谈谈这三种强酸。

硝酸,除了具有酸性外,还有强氧化性。这也是为什么在初中、高中范围内,很少利用它的酸性。比如制备氢气时,多半就用硫酸和锌,或者盐酸和锌(注意除HCl),而从来不会用硝酸和金属——因为多半不会生成氢气,而是氮氧化合物了。硝酸根一个很重要的特性时,配位能力差,所以金属硝酸盐基本都是易溶于水的。

硫酸,其酸根理论上也有氧化性,但是在稀溶液中只体现酸性。这是因为硫酸是强酸完全电离,而硫酸根 具有很高的对称性比较稳定。在浓硫酸中,存在大量的硫酸分子,由于质子的强极化作用导致硫酸分子不如硫酸根稳定,从而可以发生氧化还原反应。比如浓硫酸就可以与很多金属反应,比如铜。但是冷浓硫酸对铁有钝化作用,所以可以用铁罐运输浓硫酸。稀硫酸就基本只体现其酸性了。不过需要注意,有些硫酸盐是难溶的——比如一般不用碳酸钙和稀硫酸制备二氧化碳。

盐酸,其酸根没有任何氧化性(但是氢离子有氧化性),这是因为氯离子已经是最低价态了。但是,盐酸可以有还原性的。这也是为什么制备氯气可以用二氧化锰和浓盐酸,此外高锰酸钾也可以氧化稀盐酸。此外,氯离子还会表达其配位作用。氯化铜溶液的颜色随着浓度不同而不同:浓度很低时,铜离子基本都是水合铜离子,所以是蓝色;浓度很高时,铜离子基本都是氯离子配位的,是黄色;而浓度不高不低时则是混合颜色,是绿色。还有王水,是硝酸和盐酸的混合物,其中硝酸体现氧化性,盐酸体现配位性,所以王水才能溶解金。

另外我还想谈谈这三种强酸的危险性。我高中时做过不少实验,后来胆子越来越大。盐酸,不小心溅到皮肤上,只要不是敏感区域(比如眼睛),真的问题不大;硫酸,只要不是特别浓的,问题也不太大,只要及时清洗就行了;硝酸,这玩意儿是真的危险,哪怕很稀的,不小心弄到皮肤上,瞬间那里的皮肤就黄了,根本来不及洗的,所以一定要注意了。

高中做实验时还要洗玻璃仪器。当时我们发现硝酸-乙醇洗液清洗玻璃仪器异常有效。所以我们经常使用。这种洗液必须现配现用。那天我配好了,然后在隔壁和学长、同学聊天时,就听到实验室有玻璃塞摔地上的声音。我走进实验室一看,那瓶硝酸-乙醇洗液已经反应了,生成的气体把玻璃塞冲出来了,整个实验室全是红棕色的了。

总结:第一个实验最终会基本没有颜色,因为硝酸把石蕊破坏了。

二、石蕊+盐酸+硫酸+亚硫酸——这个你的Beaker应该是不对

在你的第二个实验室,你将硝酸换成了亚硫酸。硝酸具有强氧化性,所以具有漂白作用;亚硫酸也是有漂白作用的——比如亚硫酸可以漂白品红溶液,并且这个过程是可逆的,加热后溶液恢复红色。

亚硫酸漂白品红的反应式如下。亚硫酸对品红分子进行了加成,破坏了其共轭结构,所以颜色消失。加成产物不稳定,加热后会释放出二氧化硫,所以颜色会恢复。

所以,二氧化硫也有漂白作用的,但是与硝酸的漂白原理不同。那么二氧化硫能否漂白石蕊呢?答案是不行。所以第二个实验应该最终是红色的,正如 @Earl DN 所说,你的Beaker模拟软件不对。我猜测应该软件中亚硫酸的数据就是具有漂白性,没有没有考虑到只能漂白品红而不能漂白石蕊。

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谢邀~

其实BEAKER可以模拟的实验非常有限,有些反应其实会发生但是BEAKER既不会显示实验现象也不会显示化学方程式。(本答主中学时期亲测如此)

模拟软件总有这样那样的问题,真正要了解实验现象还是得自己亲自动手哇!

(其实如果你真的对实验现象这些很感兴趣,你可以尝试跟你的化学老师沟通一下,看看ta能不能带你去实验室让你自己操作一下看看的)

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