對“過氧化鈉和水反應”的實驗現象再探究

郭瑞瑞

本文對過氧化鈉和水反應的實驗過程中出現溶液先變紅后褪色這一異常現象進行再探究，利用控制變量法發現具有氧化性的反應中間態物質雙氧水、原子氧等可以完全氧化酚酞及石蕊等試劑，而致使溶液褪色。

關鍵詞：過氧化鈉 ?水 ?異常現象 ? 控制變量 ? ?再探究

一、引出問題

【實驗】 向盛有約5 g 過氧化鈉粉末的試管中加1滴管蒸餾水（約4 mL），然后加入4滴酚酞試液，觀察現象。

【現象】 試管內溶液先變紅后褪色，有無色無味的氣體生成，且該氣體能使帶火星的木條復燃。

【結論】 溶液變紅說明反應生成了堿性物質。

那么，溶液的褪色，是怎么引起的？能簡單的說過氧化鈉具有漂白性嗎？帶著這些問題開啟了我們的探索歷程！

二、資料顯示

phenolphthalein是一種弱有機酸，分子式為C20H14O4，結構簡式為（C6H4OH）2COC6H4CO，在pH小于8.2的溶液里為無色的內酯式結構，當pH>8.2時為粉紅色的醌式結構，是一種常用的酸堿指示劑。酚酞的醌式或醌式酸鹽在堿性介質中很不穩定，它會慢慢地轉化為無色的羧酸鹽式;遇到較濃的堿液，會立即轉變成無色的羧酸鹽式。所以酚酞試劑滴入濃堿溶液時，酚酞開始變紅，很快褪去為無色，酚酞在pH小于8.2到0時為無色，在強酸體系中顯示橙黃色，酚酞的幾種形態如下表所示：

三、反應現象再探究

【問題1】 NaOH溶液總是遇酚酞顯紅色嗎？

根據酚酞變色的pH范圍：（無色）8.2（紅色）10（無色），可知當溶液的pH超過10時，溶液變為無色，所以酚酞的褪色有濃堿的影響。

【探究實驗1】 探究向不同濃度的NaOH溶液中加入酚酞后的顏色變化

【結論1】 當NaOH溶液的濃度較大（一般超過3.0 mol/L）時，遇酚酞后先變紅后褪色。

【問題2】 Na2O2與H2O反應后生成的NaOH溶液濃度是不是太大而使酚酞褪色的？

【探究實驗2】 向反應后的溶液中逐滴滴加稀鹽酸，觀察現象。

【現象2】 試管中的溶液未變紅。

【結論2】 NaOH溶液的濃度大不是使酚酞褪色的主要原因。

【問題3】 反應過程中有H2O2的出現，但在反應中生成后又分解。那么既在反應中出現了，反應后的溶液中，還有嗎？

【探究實驗3】 取2 滴管H2O于試管中，加入少量的過氧化鈉粉末，振蕩，靜置，得到透明的溶液，然后加少量的MnO2 粉末，觀察現象。

【現象3】 立刻有大量的氣泡生成，且能使帶火星的木條復燃。

【結論3】 這些現象說明了反應中確實先生成了H2O2 中間產物，但并沒有完全分解。

【問題4】 H2O2 能使酚酞褪色嗎？

【探究實驗4】 取2 滴管 30 % 的H2O2 于編號A試管中，滴加2 d 酚酞試液，充分振蕩后，再滴加5 % 的NaOH溶液，振蕩，觀察溶液的顏色變化。

【對照實驗4】 取2滴管 H2O于編號B試管中，滴加2 滴酚酞試液，充分振蕩，然后滴加5 % 的NaOH溶液，振蕩，觀察溶液的顏色變化。

【現象4】 A號試管中加入酚酞后，溶液為無色， 而加入NaOH溶液后，溶液即刻變紅，最后振蕩得到無色溶液;B號試管中加入酚酞后，溶液為無色，但加入NaOH 溶液后，溶液即刻變紅，最后振蕩仍得到紅色溶液。

【猜測】 ?H2O2 為弱酸性物質，不能使酚酞顯色，而加入NaOH溶液能與酚酞快速反應生成紅色物質，最后被H2O2 氧化褪色得到無色溶液。

【探究實驗5】 取2滴管 30 % 的H2O2 于編號C試管中，滴加2滴酚酞試液，充分振蕩，塞上膠塞，靜置10 min，然后滴2 滴管 ?5% 的NaOH溶液，振蕩，觀察溶液的顏色變化。

【對照實驗5】 取2 滴管 ?H2O于編號D試管中，滴加2滴酚酞試液，充分振蕩，塞上膠塞，靜置10 min，然后滴2 滴管 ?5 % 的NaOH溶液，振蕩，觀察溶液的顏色變化。

【現象5】 當加入2 滴管 的NaOH溶液后，C號試管和D號試管中的溶液均由無色變為紅色，且最后顏色不褪去。

【結論5】 H2O2能使紅色酚酞試劑褪色，它的漂白作用是因為其一定的氧化性。

【驗證實驗6】 于2 滴管 ?30 % ?H2O2的編號E試管中滴加2 滴酚酞試液，充分振蕩，然后加少量MnO2 或一小塊鮮豬肝，等不再有氣泡生成時，再滴加2 滴管 ?5% 的NaOH溶液，振蕩，觀察溶液的顏色變化。

【現象6】 當試管中加入MnO2 或一小塊鮮豬肝后，立即有氣泡產生;當不再有氣泡產生時加入NaOH溶液，溶液變為紅色，且紅色不褪去。

【結論6】 加入MnO2或一小塊鮮豬肝后，溶劑中發生 [ H2O2 + MnO2 = H2MnO4;H2MnO4 + H2O2 = MnO2 + O2↑+ 2 H2O ]，不再有氣體放出時，溶液中無H2O2，加入NaOH溶液后，溶液為紅色，所以，H2O2的漂白作用是因其氧化性。

為了更進一步驗證H2O2能使紅色酚酞試劑褪色，它的漂白作用是因為其一定的氧化性。 我們又對石蕊試劑進行了實驗驗證。

【探究實驗7】 取約5 g的過氧化鈉粉末于試管中，向其中加入6 mL的H2O，當粉末消失后，得到澄清的溶液。然后把溶液分成兩份于編號F試管和編號G試管中，分別加入4滴酚酞和4 滴石蕊試液，觀察現象。

【現象7】 試管F中的溶液由紅色變無

四、結論

通過以上對比實驗及驗證實驗，可發現反應過程的中間態物質雙氧水、原子氧的生成與該異常現象有密切的關系，其二者具有較強的氧化性，可以完全氧化酚酞及石蕊等試劑，致使溶液變為無色。