对“过氧化钠和水反应”的实验现象再探究

郭瑞瑞

本文对过氧化钠和水反应的实验过程中出现溶液先变红后褪色这一异常现象进行再探究，利用控制变量法发现具有氧化性的反应中间态物质双氧水、原子氧等可以完全氧化酚酞及石蕊等试剂，而致使溶液褪色。

关键词：过氧化钠  水  异常现象   控制变量    再探究

一、引出问题

【实验】 向盛有约5 g 过氧化钠粉末的试管中加1滴管蒸馏水（约4 mL），然后加入4滴酚酞试液，观察现象。

【现象】 试管内溶液先变红后褪色，有无色无味的气体生成，且该气体能使带火星的木条复燃。

【结论】 溶液变红说明反应生成了碱性物质。

那么，溶液的褪色，是怎么引起的？能简单的说过氧化钠具有漂白性吗？带着这些问题开启了我们的探索历程！

二、资料显示

phenolphthalein是一种弱有机酸，分子式为C20H14O4，结构简式为（C6H4OH）2COC6H4CO，在pH小于8.2的溶液里为无色的内酯式结构，当pH>8.2时为粉红色的醌式结构，是一种常用的酸碱指示剂。酚酞的醌式或醌式酸盐在碱性介质中很不稳定，它会慢慢地转化为无色的羧酸盐式;遇到较浓的碱液，会立即转变成无色的羧酸盐式。所以酚酞试剂滴入浓碱溶液时，酚酞开始变红，很快褪去为无色，酚酞在pH小于8.2到0时为无色，在强酸体系中显示橙黄色，酚酞的几种形态如下表所示：

三、反应现象再探究

【问题1】 NaOH溶液总是遇酚酞显红色吗？

根据酚酞变色的pH范围：（无色）8.2（红色）10（无色），可知当溶液的pH超过10时，溶液变为无色，所以酚酞的褪色有浓碱的影响。

【探究实验1】 探究向不同浓度的NaOH溶液中加入酚酞后的颜色变化

【结论1】 当NaOH溶液的浓度较大（一般超过3.0 mol/L）时，遇酚酞后先变红后褪色。

【问题2】 Na2O2与H2O反应后生成的NaOH溶液浓度是不是太大而使酚酞褪色的？

【探究实验2】 向反应后的溶液中逐滴滴加稀盐酸，观察现象。

【现象2】 试管中的溶液未变红。

【结论2】 NaOH溶液的浓度大不是使酚酞褪色的主要原因。

【问题3】 反应过程中有H2O2的出现，但在反应中生成后又分解。那么既在反应中出现了，反应后的溶液中，还有吗？

【探究实验3】 取2 滴管H2O于试管中，加入少量的过氧化钠粉末，振荡，静置，得到透明的溶液，然后加少量的MnO2 粉末，观察现象。

【现象3】 立刻有大量的气泡生成，且能使带火星的木条复燃。

【结论3】 这些现象说明了反应中确实先生成了H2O2 中间产物，但并没有完全分解。

【问题4】 H2O2 能使酚酞褪色吗？

【探究实验4】 取2 滴管 30 % 的H2O2 于编号A试管中，滴加2 d 酚酞试液，充分振荡后，再滴加5 % 的NaOH溶液，振荡，观察溶液的颜色变化。

【对照实验4】 取2滴管 H2O于编号B试管中，滴加2 滴酚酞试液，充分振荡，然后滴加5 % 的NaOH溶液，振荡，观察溶液的颜色变化。

【现象4】 A号试管中加入酚酞后，溶液为无色， 而加入NaOH溶液后，溶液即刻变红，最后振荡得到无色溶液;B号试管中加入酚酞后，溶液为无色，但加入NaOH 溶液后，溶液即刻变红，最后振荡仍得到红色溶液。

【猜测】  H2O2 为弱酸性物质，不能使酚酞显色，而加入NaOH溶液能与酚酞快速反应生成红色物质，最后被H2O2 氧化褪色得到无色溶液。

【探究实验5】 取2滴管 30 % 的H2O2 于编号C试管中，滴加2滴酚酞试液，充分振荡，塞上胶塞，静置10 min，然后滴2 滴管  5% 的NaOH溶液，振荡，观察溶液的颜色变化。

【对照实验5】 取2 滴管  H2O于编号D试管中，滴加2滴酚酞试液，充分振荡，塞上胶塞，静置10 min，然后滴2 滴管  5 % 的NaOH溶液，振荡，观察溶液的颜色变化。

【现象5】 当加入2 滴管 的NaOH溶液后，C号试管和D号试管中的溶液均由无色变为红色，且最后颜色不褪去。

【结论5】 H2O2能使红色酚酞试剂褪色，它的漂白作用是因为其一定的氧化性。

【验证实验6】 于2 滴管  30 %  H2O2的编号E试管中滴加2 滴酚酞试液，充分振荡，然后加少量MnO2 或一小块鲜猪肝，等不再有气泡生成时，再滴加2 滴管  5% 的NaOH溶液，振荡，观察溶液的颜色变化。

【现象6】 当试管中加入MnO2 或一小块鲜猪肝后，立即有气泡产生;当不再有气泡产生时加入NaOH溶液，溶液变为红色，且红色不褪去。

【结论6】 加入MnO2或一小块鲜猪肝后，溶剂中发生 [ H2O2 + MnO2 = H2MnO4;H2MnO4 + H2O2 = MnO2 + O2↑+ 2 H2O ]，不再有气体放出时，溶液中无H2O2，加入NaOH溶液后，溶液为红色，所以，H2O2的漂白作用是因其氧化性。

为了更进一步验证H2O2能使红色酚酞试剂褪色，它的漂白作用是因为其一定的氧化性。 我们又对石蕊试剂进行了实验验证。

【探究实验7】 取约5 g的过氧化钠粉末于试管中，向其中加入6 mL的H2O，当粉末消失后，得到澄清的溶液。然后把溶液分成两份于编号F试管和编号G试管中，分别加入4滴酚酞和4 滴石蕊试液，观察现象。

【現象7】 试管F中的溶液由红色变无

四、结论

通过以上对比实验及验证实验，可发现反应过程的中间态物质双氧水、原子氧的生成与该异常现象有密切的关系，其二者具有较强的氧化性，可以完全氧化酚酞及石蕊等试剂，致使溶液变为无色。