Na2O2和H2O反應后溶液中滴入酚酞試液紅色褪色原因探究

段開銳

[摘 要]針對Na₂O₂和H₂O反應后溶液中滴入酚酞試液紅色褪色現(xiàn)象的不同解釋設計對照實驗進行探究，通過實驗發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)“先變紅后變無色”的主要因素是生成的氫氧化鈉溶液濃度太大，強堿性使酚酞結構被破壞而褪色，堿溶液濃度越大，褪色越快。

[關鍵詞]Na₂O₂和H₂O反應 酚酞 褪色

[中圖分類號] G633.8[文獻標識碼] A[文章編號] 16746058（2016）260089

人教版必修2第三章第三節(jié)實驗3-5：把水滴入盛有少量過氧化鈉的試管中，向反應后的溶液中滴入酚酞溶液，有什么現(xiàn)象發(fā)生？為什么？教師教學用書上只說“滴入酚酞溶液后溶液顏色變紅”，未說明紅色褪去這一明顯現(xiàn)象是不妥的。事實上這一現(xiàn)象太過于明顯，是高中化學教師授課過程中無法繞過的，因此必須給學生作進一步的解釋。

通常教師或者資料所給的解釋是：過氧化鈉與水反應的方程式為：

①Na₂O₂+2H₂O=2NaOH+H₂O₂；②2H₂O₂=2H₂O+O₂↑。

總反應為2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑。

所以溶液變紅色后立即又變無色，是因為反應后有氫氧化鈉生成使溶液顯堿性，又因為過氧化氫并未完全分解，將紅色物質漂白為無色物質。

酚酞是一種有機弱酸，在pH<8.2的溶液里為無色的內酯式結構，當pH>8.2時為紅色的醌式結構。酚酞的醌式或醌式酸鹽，在堿性介質中很不穩(wěn)定，它會慢慢地轉化成無色羧酸鹽式，遇到較濃的堿液，則會立即轉變成無色的羧酸鹽式。所以，酚酞試劑滴入濃堿液時，酚酞開始變紅，很快紅色褪去變成無色。

那么Na₂O₂和H₂O反應后溶液中滴入酚酞試液，紅色褪去的主要原因究竟是什么呢？設計如下三組對照實驗進行探究。

實驗1：稱取0.78克Na₂O₂放置于50mL的小燒杯中，加10mL蒸餾水使之充分反應，待冷卻至室溫時轉移到試劑瓶中備用。經(jīng)計算，此溶液濃度相當于c（NaOH）=1mol/L，別取該溶液2mL，由該溶液稀釋配制成的0.1mol/L、0.01mol/L、0.005mol/L溶液2mL依次分盛于甲乙丙丁四支試管中，做如下實驗：

結論：Na₂O₂和H₂O反應后的堿溶液濃度越大，褪色越快。

實驗2：取過氧化鈉反應后的1mol/L溶液3mL分別盛試管1、2中，做如下實驗：

結論：Na₂O₂與H₂O生成的H₂O₂部分分解放出O₂，部分存在于溶液中；加二氧化錳使H₂O₂完全分解后滴加酚酞還是很快褪色，說明紅色褪去不是由H₂O₂的氧化性引起的漂白。

實驗3：稱取0.4克NaOH固體放置于50mL的小燒杯中，加10mL蒸餾水配制成濃度約1mol/L的NaOH，待冷卻至室溫時轉移到試劑瓶中備用。取該溶液2mL，由該溶液稀釋配制成的0.1mol/L、0.01mol/L、0.005mol/L溶液2mL依次分盛于A、B、C、D四支試管中，做如下實驗：

在滴加酚酞變紅色后的D試管中再加入30%過氧化氫1mL，充分振蕩試管，10分鐘后紅色稍微變淺了一點，1小時后顏色基本未變。

結論：NaOH溶液濃度越大，褪色越快。

通過以上三組實驗發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)“先變紅后變無色”的主要因素是生成的氫氧化鈉溶液濃度太大，強堿性使酚酞結構被破壞而褪色，而不是H₂O₂的氧化性引起的漂白。在前面的實驗中氫氧化鈉溶液濃度為0.005mol/L時，直接加入1mL30%的雙氧水都不能使溶液立即褪色。

在定性實驗中，固體取用量以剛好鋪滿試管底為宜。在做Na₂O₂和H₂O反應的演示實驗時，為了生成更多的氧氣，有效完成帶火星木條復燃的實驗，實驗時取用的過氧化鈉固體往往比1克要多，這樣導致最后生成的氫氧化鈉溶液濃度至少大于1mol/L，故滴入酚酞試液，溶液顯紅色后又立即變無色。

（責任編輯 羅 艷）