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1、过氧化钠使红色酚酞溶液褪色的实验分析过氧化钠使红色酚酞溶液褪色的实验分析杨承印 王立刚（陕西师范大学化学系 ）一、问题的提出一、问题的提出高中化学教材第四章碱金属的第 4 个演示实验，给盛有 Na2O2的试管 中加入少量水，当检验完 O2后，再加数滴酚酞试液，其现象并不完全像 教学参考书中所描述的那样，而是红色消失。对于此种反常现象，有过 两种不同的观点。实际情况怎样？本文通过下述实验，给出一种解释， 供参考。二、实验过程二、实验过程1反应原理Na2O2溶解于水及酚酞在溶液中的显色机理分别用下式表示Na2O2+2H2O2NaOHH2O22H2O22H2O+O22酚酞与 NaOH 作用称取 Na
2、OH，配制 pH 从 148 的不同溶液。取这些溶液各 1mL 于试 管中，各加 2 滴酚酞试液，当溶液 pH14 时，经振荡，红色消失。往该 无色溶液中逐滴加稀 H2SO4（0.1molL），当 pH13 时，红色复现，继 续滴加至 pH9，红色又消失。此时再加 2molL 的 NaOH 溶液，当 pH9 时，红色复现，pH14，红色又消失。由此可推知，当溶液的碱 性过强（pH14），加入酚酞，红色的消失是因为酚酞红色的酿式结构 转化为无色的羧酸盐式结构。所以，使酚酞显红色的最佳 pH 范围应为 139 之间。3酚酞与 H2O2作用为模拟给 Na2O2溶液中加入酚酞以后红色消失的现象，我们找
3、出在碱 介质中，酚酞与 H2O2的作用条件及变色机理。取 pH=11 的 NaOH1mL 和 30的 H2O22 滴于一支试管中，然后加酚酞 1 滴，出现红色，振荡，红色消失。为避免残存的 H2O2对后续反应的影 响，可加入重金属的氧化物或氢氧化物作为催化剂以加速 H2O2的分解。 给上述溶液加入 MnO2，除掉过量的 H2O2，静置后，上层澄清溶液红色不 复现。再取 pH14 的 NaOH 溶液，做类似实验，我们将上层清液取出， 给它回滴稀硫酸，使该溶液的 pH 限定在 148 之间，红色仍然不复现。 下面是给 1mLNaOH 溶液中加 2 滴 30H2O2后，再加 1 滴酚酞试液，不同 p
4、H 溶液红色消失所需要的时间（min）。以上现象表明，在酚酞显色范围内，随 pH 降低，褪色时间延长，并 且红色一旦消失，再加酸或碱调节溶液的 pH，红色也不复现。产生上述现象的可能原因如下：根据弱电解质在溶液中各型体分布 系数公式 B-=Ka（H+Ka，对于酚酞，其 Ka=7.910-10，当H+ =110-12molL（pH=12）时，经计算，红色的醌式含量达到 99.98（可不考虑醌式向羧酸盐式转化）。随着H+增加，溶液中的醌 式含量降低。对于 H2O2，在碱性条件下发生酸式电离：H2O2H+HO2- Ka=1.810-12 HO2-具有强的氧化性，其电极反应为：HO2-H2Oe3OH-
5、 EB=0.87V 当 pH=12 时，据分布系数公式计算，知 HO2-已占 64.3。随着 pH 降低，HO2-含量也降低，氧化能力随之降低。这就是为什么 pH 在 139 之间时，pH 越小，褪色速度越慢的可能原因。即 H2O2使红色酚酞 溶液褪色的原因是 HO2-离子把醌式结构进一步氧化为无色所致，并且这 种氧化能力随 pH 降低而减弱。4Na2O2的水溶液与酚酞作用称取固体 Na2O2，溶解后分别配成 pH 为 13、12、11、10 的溶液，再 滴入酚酞试液检验褪色情况，发现 pH 为 14、13、12 的 3 个试样红色消 失，pH 为 11 和 10 的长时间红色不消失。Na2O
6、2溶液与酚酞的作用，与前面 NaOH、H2O2（碱性）分别和酚酞作 用的现象一致。那么我们就可以推测出 Na2O2溶液与酚酞之间的作用，实 际上是碱性溶液中 H2O2电离出的 HO2-离子和酚酞的醌式结构发生了氧化 还原反应。三、问题的解决三、问题的解决基于以上的实验事实与分析，我们认为给 Na2O2的水溶液中滴加酚酞， 红色消失的原因有两点。1当固体 Na2O2中所加水量较少时（pH14），高浓度的 OH-离子使 酚酞由醌式转化为羧酸盐式。2当加入的水量适中（pH 为 138），溶液中的 HO2-就会把酚酞的 红色醌式氧化。要使 Na2O2与水反应后滴加酚酞试液，红色不消失（至少一节课时间 内），则要从以下两点考虑，两者缺一不可。首先是不考虑氧化作用， 溶液的 pH 控制在 138 之间。其次是溶液中的 HO2-的浓度不能太大。但 是，保持了上述的红色不消失，则使溶液的浓度变得很小，这就很难析 出 O2（大量 H2O2溶解于水中）。为了使这个演示实验现象明显，达到预 期目的，其原则是：在浓碱液中检验 O2，在稀碱液中检验 NaOH。具体操 作改为，取黄豆粒大小 Na2O2（约 0.5g）于试管中，加水约 1mL，剧烈反 应过后，用带有余烬的木条检验 O2的存在。完后，再把溶液倒入盛有 100mL 水的烧杯中（倒前加酚酞更佳），出现红色，此红色溶液长时间 不褪色。
