對“過氧化鈉和水反應(yīng)”的實驗現(xiàn)象再探究

郭瑞瑞

本文對過氧化鈉和水反應(yīng)的實驗過程中出現(xiàn)溶液先變紅后褪色這一異常現(xiàn)象進行再探究，利用控制變量法發(fā)現(xiàn)具有氧化性的反應(yīng)中間態(tài)物質(zhì)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(guān)鍵詞：過氧化鈉 ?水 ?異常現(xiàn)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(xiàn)象。

【現(xiàn)象】 試管內(nèi)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(fù)燃。

【結(jié)論】 溶液變紅說明反應(yīng)生成了堿性物質(zhì)。

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(jié)構(gòu)簡式為（C6H4OH）2COC6H4CO，在pH小于8.2的溶液里為無色的內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)，當(dāng)pH>8.2時為粉紅色的醌式結(jié)構(gòu)，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(zhì)中很不穩(wěn)定，它會慢慢地轉(zhuǎn)化為無色的羧酸鹽式;遇到較濃的堿液，會立即轉(zhuǎn)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(tài)如下表所示：

三、反應(yīng)現(xiàn)象再探究

【問題1】 NaOH溶液總是遇酚酞顯紅色嗎？

根據(jù)酚酞變色的pH范圍：（無色）8.2（紅色）10（無色），可知當(dāng)溶液的pH超過10時，溶液變?yōu)闊o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(jié)論1】 當(dāng)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(yīng)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(yīng)后的溶液中逐滴滴加稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。

【現(xiàn)象2】 試管中的溶液未變紅。

【結(jié)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(yīng)過程中有H2O2的出現(xiàn)，但在反應(yīng)中生成后又分解。那么既在反應(yīng)中出現(xiàn)了，反應(yīng)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(xiàn)象。

【現(xiàn)象3】 立刻有大量的氣泡生成，且能使帶火星的木條復(fù)燃。

【結(jié)論3】 這些現(xiàn)象說明了反應(yīng)中確實先生成了H2O2 中間產(chǎn)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(xiàn)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(zhì)，不能使酚酞顯色，而加入NaOH溶液能與酚酞快速反應(yīng)生成紅色物質(zhì)，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(xiàn)象5】 當(dāng)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?yōu)榧t色，且最后顏色不褪去。

【結(jié)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(xiàn)象6】 當(dāng)試管中加入MnO2 或一小塊鮮豬肝后，立即有氣泡產(chǎn)生;當(dāng)不再有氣泡產(chǎn)生時加入NaOH溶液，溶液變?yōu)榧t色，且紅色不褪去。

【結(jié)論6】 加入MnO2或一小塊鮮豬肝后，溶劑中發(fā)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(dāng)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(xiàn)象。

【現(xiàn)象7】 試管F中的溶液由紅色變無

四、結(jié)論

通過以上對比實驗及驗證實驗，可發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程的中間態(tài)物質(zhì)雙氧水、原子氧的生成與該異常現(xiàn)象有密切的關(guān)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?yōu)闊o色。