過氧化鈉與水反應實驗的進一步探究

摘 要：教材上過氧化鈉與水反應的實驗中，有很多現象值得進一步探究和思考，特別是無色的酚酞溶液變成紅色，隨著時間的延長再由紅色變成無色。引發很多學生的好奇心，為此深入探究，培養了學生的觀察能力、實驗能力和創新思維能力。從而揭示化學學習的真諦，用實驗的手段幫助人們透過現象看本質。

關鍵詞：過氧化鈉；酚酞；褪色；探究

高中化學人教版教科書中過氧化鈉與水反應的實驗過程中，有的學生在做完檢驗產生的氣體后，即向試管里滴加酚酞試液，以此來檢驗反應后的溶液是否是氫氧化鈉溶液，結果無色酚酞溶液變成紫紅色后又立即褪去。為了把其中更多的原因找出來，在仔細觀察實驗的詳細現象后，并進行了一系列的擴展探究。

探究一：過氧化鈉與水反應產物的驗證

材料與用具：燒杯100 mL、滴管、酚酞指示劑、水、過氧化鈉（分析純）、火柴、酒精燈，衛生香、pH試紙、玻璃棒

實驗步驟與現象：

1.在小燒杯中裝入30 mL左右的清水，取適量酚酞指示劑溶于水中，搖勻使其成為澄清透明的無色酚酞溶液。

2.用藥匙取少量過氧化鈉，約0.2 g（保證過氧化鈉與水是完全反應的），置于水中。觀察現象，可以看到過氧化鈉迅速溶解于水中，并產生大量氣泡，溶液呈現酚酞標志性紅色，（推斷：有堿性物質與氣態物質生成依據原子守恒，可知，產物可能為氫氧化鈉，氧氣。）

3.點燃酒精燈，將衛生香置于外焰上點燃，立刻快速揮動使其熄滅。立刻將衛生香置于正在進行過氧化鈉與水反應的燒杯上方，發現衛生香復燃。

4.使用潔凈的玻璃棒蘸取反應后溶液于pH試紙上，與標準比色卡比較后，發現溶液呈堿性。

實驗結論：

有的學生在做完檢驗產生的氣體后，繼續向溶液中添加過氧化鈉，發現溶液的紅色褪去。提出問題：溶液褪色是由什么原因造成的？

探究二：過氧化鈉與水反應中酚酞溶液褪色的原因

經過大家充分的討論和查閱資料，把該實驗中酚酞溶液褪色的原因歸納為以下若干項：

假設1：紅色酚酞結構被反應中產生的氧氣氧化而褪色；

假設2：紅色酚酞溶液與空氣接觸時，吸收了空氣中的二氧化碳，使其溶液的pH降低到8以下，紅色酚酞結構又轉化為無色酚酞分子結構；

假設3：儀器未洗干凈，有其他雜質影響；

假設4：溫度的影響；

假設5：反應中產生的氫氧化鈉使得酚酞溶液褪色；

假設6：反應中產生的某種中間產物使得酚酞溶液褪色；

假設7：不知是什么原因引起的。

驗證1：

空氣中有許多的氧氣和少量二氧化碳，但是酚酞溶液暴露在空氣中不褪色，或者做對照試驗，可直接向紅色酚酞溶液中通入氧氣，發現其也不褪色。同樣假設3、4用對照試驗證明不成立。

驗證2：

材料與用具：

氫氧化鈉標準溶液（0.1 mol/L 0.5 mol/L 3 mol/L）酚酞溶液、燒杯、試管。

實驗步驟與現象：

將配置好的氫氧化鈉標準溶液分別等量地裝入3支試管中，向3支試管中分別滴入等量的酚酞溶液并搖勻，觀察現象，發現裝有0.1mol/L氫氧化鈉溶液與裝有0.5 mol/L氫氧化鈉溶液的試管中均呈現酚酞的標志性紅色，而裝有3 mol/L氫氧化鈉溶液的試管中酚酞的顏色剛滴入時呈紅色，隨后迅速褪去。

探討：有的學生認為酚酞被氧化或者生成物不是氫氧化鈉。其實不然，酚酞試液只有在稀堿性的溶液中才會變成紫紅色，且紫紅色保持時間較長；而在濃強堿的溶液（6 mol / L以上）中，酚酞試液變成紫紅色后很快褪去，呈為無色。查閱資料可知：酚酞的分子結構使得酚酞在過高濃度的堿性溶液中不顯紅色。這是由于酚酞分子結構隨著堿的濃度大小而發生下列轉化關系：

紅色酚酞結構會自動轉化成另外一種無色酚酞結構。

結論：高濃度的氫氧化鈉溶液可以使酚酞溶液褪色。假設5成立。

驗證3：

材料與用具：

0.005mol/L的鹽酸、酚酞指示劑、0.1mol/L的氫氧化鈉溶液、過氧化鈉（分析純）。

實驗步驟與現象：

取一50mL燒杯，裝入約20 mL 0.005 mol/L鹽酸，再將適量酚酞指示劑溶于其中，制成酸性酚酞溶液。取適量過氧化鈉，加入酸性酚酞溶液中，反應完畢后溶液仍呈弱酸性，排除反應過程中氫氧化鈉濃度過高使酚酞褪色的可能。待反應完畢后，在反應后的溶液中加入過量0.1 mol/L氫氧化鈉溶液，使其呈堿性，發現溶液不變紅，而在驗證假設5時已證明0.1 mol/L氫氧化鈉溶液可以使酚酞溶液變為紅色。

查閱資料了解：過氧化鈉與水反應時有中間產物為過氧化氫，而過氧化氫具有氧化漂白性，足以使酚酞褪色。由此可推斷假設6成立。

總結及感悟：

氫氧化鈉溶液以及過氧化鈉與水反應中間產物均可以使酚酞褪色，而在本實驗中，過氧化鈉與水反應中間產物過氧化氫使酚酞褪色可能性最大，所以是過氧化鈉與水反應中間產物過氧化氫使酚酞褪色。本次探究研究了過氧化鈉與水的反應細節，驗證了該反應的反應產物，并對反應溶液褪色的原因進行了進一步探究，得出結論如下：（1）過氧化鈉與水的反應方程為：

（2）過氧化鈉與水反應時使酚酞溶液退色的原因為主要反應中間產物為過氧化氫，使得酚酞氧化褪色。

作者簡介：潘麗華，女，1971年10月出生，教育碩士，就職于安徽師范大學化學與材料科學學院，研究方向：中學化學教學。