过氧化钠使红色酚酞溶液褪色的实验分析一、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+2H2O2NaOH＋H2O22H2O22H2O+O2↑2．酚酞与NaOH作用称取NaOH，配制pH从14～8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pH≥14时，经振荡，红色消失。

往该无色溶液中逐滴加稀H2SO4（0.1mol／L），当pH≤13时，红色复现，继续滴加至pH＜9，红色又消失。

此时再加2mol／L的NaOH溶液，当pH≥9时，红色复现，pH≥14，红色又消失。

由此可推知，当溶液的碱性过强（pH≥14），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13～9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pH＞14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14～8之间，红色仍然不复现。

下面是给1mLNaOH溶液中加2滴30％H2 O2后，再加1滴酚酞试液，不同pH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δB-=K a／（[H+]＋K a，对于酚酞，其K a=7.9×10-10，当[H+]=1×10-12mol／L（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-K a=1.8×10-12HO2-具有强的氧化性，其电极反应为：HO2-＋H2O＋e3OH- E Bθ=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13～9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。

4．Na2O2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。

Na2O2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（pH＞14），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13～8），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1 3～8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。

1关于褪色原因解释[例1]将H2O2加入滴有酚酞的NaOH溶液中，红色褪去，可能原因是:①H2O2氧化酚酞而褪色；②H2O2因为弱酸性，中和NaOH而褪色。

请设计实验证明哪种褪色原因。

[相关知识]有机色素的褪色常见主要有2种。

一种是色素结构被氧化破坏，具有不可逆性，如HClO、Na2O2、H2O2、O3等使酚酞、品红等溶液褪色；另一种是色素与某物质结合生成无色物质，色素主体结构未受破坏，是暂时的、可恢复的，如SO2使品红溶液、滴有NaOH的酚酞溶液褪色。

有关酚酞遇某物质褪色的原因，已有较多的研究。

如“酚酞变色机理”[2]、“漂白剂对酸碱指示剂的作用”[3]等。

[分析]此题首先对H2O2的不稳定性、强氧化性及H2O2的水溶液(双氧水)的弱酸性和相关的用途(如漂白性等)有完整的了解。

若是H2O2的弱酸性引起的，联想到中和滴定时指示剂的颜色变化，设计实验证明哪种褪色原因，可在褪色后的溶液中再加入几滴NaOH溶液，若溶液不再变红色则为原因1，否则为原因2。

[例2]已知下列实验现象:①取0.8g过氧化钠与20mL水反应放出氧气后，往溶液中加酚酞试液，发现溶液先变红，后又很快变为无色。

②氢氧化钠稀溶液加酚酞试液，溶液变红，再加一块氢氧化钠固体，红色褪去。

请设计实验说明过氧化钠与水反应后的溶液使酚酞变红褪色的原理。

[相关知识]过氧化钠本身并不能使酚酞试液褪色，过氧化钠与水作用发生如下两步反应:Na2O2+2H2O＝2NaOH+H2O2，2H2O2＝2H2O+O2↑。

有关更详细的定性、定量研究可参考“过氧化钠使红色酚酞溶液褪色的实验分析”[4]、“过氧化钠与水反应系列实验的研究报告”[5]、“过氧化钠与水反应的实验再探讨”[6]。

[分析解答]此题是探讨过氧化钠与水反应的产物中哪一种使酚酞溶液褪色。

也许学生对过氧化钠与水反应分步进行不怎么了解，但根据题目所给信息，通过实验肯定或否定原因2，仍可解出。

即向已褪色的溶液中逐滴加入稀盐酸，若出现溶液变红色过程即是原因2，若始终未出现变红色过程即是原因1。

[例3]用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中，当滴到最后一滴时，红色突然消失，试用文字简要说明产生上述现象的2种可能原因。

(1)___________；(2)__________。

简述怎样用实验证明红色褪去的原因是1还是2?[分析]新制的饱和氯水是一种特殊的溶液，其中含有具有酸性的盐酸和次氯酸，具有强氧化性的氯单质和次氯酸。

含酚酞的NaOH稀溶液显红色，红色褪去的原因不外乎是NaOH被反应或者是酚酞被氧化。

[解答](1)①氯水呈酸性中和NaOH溶液所致；②氯水中的HClO有强氧化性可分解出氧，可漂白显色物质。

(2)向褪色的溶液中回滴NaOH溶液，若红色再出现是原因①，若不再出现红色则是原因②。

1 饱和氯水使含酚酞的NaOH稀溶液褪色原因的实验探究[流行试题]用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中，当滴到最后一滴时红色突然褪去，回答下列问题：（1）、产生上述现象的原因可能有两种：①__________________ ；②__________________ 。

（2）简述怎样用实验证明红色褪去的原因是①或者②：答：__________________。

[流行分析]新制的饱和氯水是一种特殊的溶液，其中含有具有酸性的盐酸和次氯酸，具有强氧化性的氯单质和次氯酸。

含酚酞的NaOH稀溶液显红色，红色褪去的原因不外乎是NaOH被反应或者是酚酞被氧化。

[流行答案] (1)①氯水呈酸性中和NaOH溶液所致；②氯水中的HClO有强氧化性，可漂白显色物质。

(2) 向褪色的溶液中回滴NaOH溶液，若红色再出现是原因①，若不再出现红色则是原因②。

[实验探究]（1）是原因①还是原因②？依照流行答案的逻辑，向褪色的溶液中回滴NaOH 溶液，不再出现红色，是原因②。

笔者探究实验为未做过该实验的老师提供了一种参考。

（2）是否还有第三种原因？如上述①、②两个原因的共同作用。

从实际实验现象上分析，原因②肯定成立，但原因①是否同时在起作用，是流行答案所设计出的实验无法证明了，因此，笔者补充了下列实验：在3mL1mol/LNaOH溶液中（测得PH=14），滴入2滴酚酞试液，变红色，再加入1mL氯水，酚酞褪色，此时测得溶液的PH=13，证明原因①不成立。

[ 结论]饱和氯水使含酚酞的NaOH溶液褪色原因是氯水中的HClO（或被NaOH中和后的NaClO）的强氧化性，漂白了显色物质。

2 过氧化氢使含酚酞的NaOH稀溶液褪色原因的实验探究[流行试题] 已知（1）溶液中c(OH-)在10-6mol/L和6mol/L之间，可使无色酚酞试液呈红色；（2过氧化氢具有漂白性。

据此回答下列问题：现将0.39g过氧化钠粉末溶解在10mL水中，向所得溶液中加入2滴酚酞，放置片刻，红色褪去。

（1）甲同学认为红色褪去的原因是由于溶液中c(OH-)较大，此种说法_________（填“正确”或“不正确”），通过估算说明理由_______________________；（2）乙同学认为红色褪去的原因可能是由于反应中有过氧化氢生成，此种说法________（填“正确”或“不正确”），并通过①分析推理、②提出假设、③设计实验来说明理由：①分析推理______________ _______；②提出假设___________ _________；③设计实验___________ __________。

[流行答案]（1）不正确；通过估算氢氧化钠溶液的物质的量浓度约为1mol/L，应在酚酞呈现红色范围内。

（2）正确；①由题示信息知过氧化氢有漂白性，所以反应过程中如有过氧化氢生成，可使酚酞试液的红色褪去；②假设反应中有过氧化氢生成；③将0.39g过氧化钠固体溶解在10mL水中，待气体不再放出，向所得溶液中加入少量二氧化锰粉末，观察是否有气体放出，若有气体放出，则用带火星的木条检验，是否复燃。

[实验探究]将0.39g过氧化钠粉末加入10mL水中，一开始粉末一边溶解，一边放出气体，当粉末溶解完全后，还能看到少量气体产生，此时将溶液一分为二，向其中一份溶液中加入2滴酚酞试液，放置片刻，红色褪去，加入少量二氧化锰粉末，有气体放出，用带火星的木条检验，复燃。