過氧化鈉使紅色酚酞溶液褪色的實(shí)驗(yàn)分析

1、過氧化鈉使紅色酚配溶液褪色的實(shí)驗(yàn)分析楊承印王立剛(陜西師范大學(xué)化學(xué)系)、問題的提出高中化學(xué)教材第四章堿金屬的第4個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，給盛有NaQ的試管中 加入少量水，當(dāng)檢驗(yàn)完Q后，再加數(shù)滴酚酉太試液，其現(xiàn)象并不完全像教學(xué)參 考書中所描述的那樣，而是紅色消失。對于此種反?，F(xiàn)象，有過兩種不同的 觀點(diǎn)。實(shí)際情況怎樣？本文通過下述實(shí)驗(yàn)，給出一種解釋，供參考。、實(shí)驗(yàn)過程1反應(yīng)原理NaQ溶解于水及酚配在溶液中的顯色機(jī)理分別用下式表示NaQ+2HQ 2NaQH-HQ2H2Q 2HQ+QT2 .酚猷與NaQH乍用稱取NaQH配制pH從148的不同溶液。取這些溶液各1 mL于試管 中，各加2滴酚酉太試液，當(dāng)溶液pH&g

2、t; 14時(shí)，經(jīng)振蕩，紅色消失。往該無色溶 液中逐滴加稀HSQ (O.lmol /L)，當(dāng)pHv 13時(shí)，紅色復(fù)現(xiàn)，繼續(xù) 滴加至 pHv9,紅色又消失。此時(shí)再加2moi/L的NaQH溶液，當(dāng)pH>9時(shí)，紅色復(fù) 現(xiàn)，pH> 14,紅色又消失。由此可推知，當(dāng)溶液的堿性過強(qiáng)(pH> 14)，加入 酚猷，紅色的消失是因?yàn)榉娱嗉t色的釀式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為無色的竣酸鹽式結(jié)構(gòu)。 所以，使酚猷顯紅色的最佳pH范圍應(yīng)為139之間。3 .酚猷與HQ作用為模擬給NaQ溶液中加入酚儆以后紅色消失的現(xiàn)象，我們找出在堿介質(zhì) 中，酚猷與HQ的作用條件及變色機(jī)理。取pH=11的NaOHIm和30%的HO2滴于一支試

3、管中，然后加酚酉太1 滴，出現(xiàn)紅色，振蕩，紅色消失。為避免殘存的 HQ對后續(xù)反應(yīng)的影響， 可加入重金屬的氧化物或氫氧化物作為催化劑以加速 HO的分解。給上述 溶液加入MnQ除掉過量的HO,靜置后，上層澄清溶液紅色不復(fù)現(xiàn)。再取 pH> 14的NaOH溶液，做類似實(shí)驗(yàn)，我們將上層清液取出，給它回滴稀硫 酸，使該溶液的pH限定在148之間，紅色仍然不復(fù)現(xiàn)。下面是給ImLNaO 溶液中加2滴30%HO后，再加1滴酚儆試液，不同pH溶液紅色消失所需要 的時(shí)間（min）。pH1311108褪色時(shí)間220(50180以上現(xiàn)象表明，在酚猷顯色范圍內(nèi)，隨pH降低，褪色時(shí)間延長，并且 紅色一旦消失，再加酸或

4、堿調(diào)節(jié)溶液的pH,紅色也不復(fù)現(xiàn)。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的可能原因如下：根據(jù)弱電解質(zhì)在溶液中各型體分布系數(shù) 公式 S b=K/ （ H+ + K%對于酚儆，其 K>=7.9 X 1O-10，當(dāng)H =1 X 10-12mol /L （pH=12）時(shí)，經(jīng)計(jì)算，紅色的醒式含量達(dá)到99.98 % （可不考 慮醒式向竣酸鹽式轉(zhuǎn)化）。隨著H+增加，溶液中的醒式含量降低。對于 HQ,在堿性條件下發(fā)生酸式電離：HO=H+ HOK>=1 .8X1O”2 ho具有強(qiáng)的氧 化性，其電極反應(yīng)為：HO + HO+ e=3OHEB0=0.87V當(dāng)pH=12時(shí)，據(jù)分布 系 數(shù)公式計(jì)算，知H。已占64.3 %。隨著pH降低，

5、HO含量也降低，氧化能力 隨之降低。這就是為什么pH在139之間時(shí)，pH越小，褪色速度越慢的可 能原因。即H。使紅色酚儆溶液褪色的原因是HO離子把醒式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步氧 化為無色所致，并且這種氧化能力隨pH降低而減弱。4 . Na。的水溶液與酚酷作用稱取固體NaO,溶解后分別配成pH為13、12、11、10的溶液，再 滴入 酚猷試液檢驗(yàn)褪色情況，發(fā)現(xiàn)pH為14、13、12的3個(gè)試樣紅色消失，pH 為11和1。的長時(shí)間紅色不消失。Na。溶液與酚酉太的作用，與前面NaOH HO （堿性）分別和酚酉太作用 的現(xiàn)象一致。那么我們就可以推測出Na。溶液與酚儆之間的作用，實(shí)際 上是 堿性溶液中HO電離出的HO離

6、子和酚酉太的醍式.結(jié)構(gòu)發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。三、問題的解決基于以上的實(shí)驗(yàn)事實(shí)與分析，我們認(rèn)為給NaQ的水溶液中滴加酚配，紅 色消失的原因有兩點(diǎn)。1 當(dāng)固體Na。中所加水量較少時(shí)（pH> 14），高濃度的OF離子使酚 獻(xiàn)由醒式轉(zhuǎn)化為竣酸鹽式。2 當(dāng)加入的水量適中（成為138），溶液中的HO就會把酚配的 紅色 醒式氧化。要使Na。與水反應(yīng)后滴加酚酉太試液，紅色不消失（至少一節(jié)課時(shí)間 內(nèi)），則要從以下兩點(diǎn)考慮，兩者缺一不可。首先是不考慮氧化作用，溶液 的pH控制在138之間。其次是溶液中的H0的濃度不能太大。但是，保 持了上述的紅色不消失，則使溶液的濃度變得很小，這就很難析出 O2 （大量HQ溶解于水中）。為了使這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，達(dá)到預(yù)期目的， 其原則是：在濃堿液中檢驗(yàn)。，在稀堿液中檢驗(yàn)NaOH具體操作改為，取黃 豆粒