论文部分内容阅读
【关键词】 化学教学；实验；酚酞试剂；现象
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A
【文章编号】 1004—0463（2015）09—0123—01
酚酞试剂是在初中化学实验教学中最常见的试剂之一，然而它在实验中偶尔出现的一些“异常”现象常使部分师生处于困惑境地，特别是近年来与这些“异常”现象相关的探究题和实验题也成为中考的热点之一。以下就常见“异常”现象加以简单探讨。
1.将酚酞试剂滴入NaOH溶液中，有时会出现开始变红，很快红色变成无色的现象，为什么？在浓硫酸中滴入酚酞试剂变橙色，为什么？
酚酞是一种有机弱酸，它在酸性（pH值在0～8.2）溶液中，形成无色分子（内酯式结构，如图乙）。但随着溶液中H+浓度的减小，OH-浓度的增大（pH>8.2），酚酞分子结构发生改变，并进一步电离成红色离子（醌式结构，如图丙）。如果OH-的浓度过大（pH>10），红色离子又转化为无色离子（羧酸盐式结构，如图丁）。如果在强酸性（pH<0）溶液中则主要以三苯基甲烷碳正离子衍生物（橙色，如图甲）的形式存在，而且酸性越强，浓度越大，颜色越深。这些转变过程都是可逆的，条件改变，颜色随之可能发生改变。
综上可知：
（1）滴加酚酞试剂显无色的溶液可能是弱碱性的溶液，也因此原因，酚酞只能检验碱性溶液，而不能检验酸性溶液。
（2）将酚酞试剂滴入碱性溶液中时，看到开始变红，很快红色变成无色，是因为OH-浓度过大（pH>10）。为了验证这个褪色现象是否因空气中CO2“闯入”所造成，可继续往变成无色的溶液中再滴加酚酞，如果还是无色，则说明是CO2“闯入”之故；若变红色，表明溶液仍为碱性（即使有CO2“闯入”问题）。实验现象是再次滴入酚酞，溶液呈现红色，振荡过程中又变成无色，表明酚酞在强碱性浓溶液中为无色。
（3）在酸性溶液中滴入酚酞试剂变橙色是因为溶液酸性过强（pH<0）。验证的方法是：把滴有酚酞变橙色的强酸的浓溶液反复震荡，发现不变色，若把橙色溶液倒入大量水中，则变成无色溶液。
2.氨水中滴加酚酞试剂变红，久置后变为无色，为什么？
氨水是弱碱性溶液，滴加酚酞变红色。氨水中存在以下平衡：
NH3·H2O?NH3↑+H2O
由于酚酞试剂的pH值的变色范围是8.2～10.0。久置，由于其强挥发性，氨水浓度降低，pH落到8.2以下，因而由红色变为无色。
3.纯碱溶液中滴加酚酞为何显红色？如何证明是碳酸根离子造成的？
纯碱是强碱弱酸盐，阴离子会发生水解：
Na2CO3+H2O?NaHCO3+NaOH
NaHCO3+H2O?H2CO3+NaOH
水解产生氢氧根离子显碱性，故而滴加酚酞变红色，反过来如果没有碳酸根离子就没有碱性产生。验证的方法是：在纯碱溶液中加入稍过量的氯化钙（或氯化钡、硝酸钙、硝酸钡），充分反应后过滤，滤液中滴加酚酞试剂，可看到红色消失。在不同版本的九年级化学教材中就化肥的使用问题都提到草木灰（主要成分是碳酸钾）溶液显碱性，不可与铵态氮肥混用，其显碱性原理和以上相类似。
4.向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水，溶液由红色变为无色，为什么？
H2O2是氧化性非常强的物质，可以作漂白剂、氧化剂、制氧剂等。酚酞是具有酚羟基结构的有机物，H2O2的氧化性使苯环上的酚羟基被氧化。因此，向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水，溶液由红色变为无色是因为其氧化性改变了酚酞分子的结构。
编辑：张 昀
【中图分类号】 G633.8 【文献标识码】 A
【文章编号】 1004—0463（2015）09—0123—01
酚酞试剂是在初中化学实验教学中最常见的试剂之一，然而它在实验中偶尔出现的一些“异常”现象常使部分师生处于困惑境地，特别是近年来与这些“异常”现象相关的探究题和实验题也成为中考的热点之一。以下就常见“异常”现象加以简单探讨。
1.将酚酞试剂滴入NaOH溶液中，有时会出现开始变红，很快红色变成无色的现象，为什么？在浓硫酸中滴入酚酞试剂变橙色，为什么？
酚酞是一种有机弱酸，它在酸性（pH值在0～8.2）溶液中，形成无色分子（内酯式结构，如图乙）。但随着溶液中H+浓度的减小，OH-浓度的增大（pH>8.2），酚酞分子结构发生改变，并进一步电离成红色离子（醌式结构，如图丙）。如果OH-的浓度过大（pH>10），红色离子又转化为无色离子（羧酸盐式结构，如图丁）。如果在强酸性（pH<0）溶液中则主要以三苯基甲烷碳正离子衍生物（橙色，如图甲）的形式存在，而且酸性越强，浓度越大，颜色越深。这些转变过程都是可逆的，条件改变，颜色随之可能发生改变。
综上可知：
（1）滴加酚酞试剂显无色的溶液可能是弱碱性的溶液，也因此原因，酚酞只能检验碱性溶液，而不能检验酸性溶液。
（2）将酚酞试剂滴入碱性溶液中时，看到开始变红，很快红色变成无色，是因为OH-浓度过大（pH>10）。为了验证这个褪色现象是否因空气中CO2“闯入”所造成，可继续往变成无色的溶液中再滴加酚酞，如果还是无色，则说明是CO2“闯入”之故；若变红色，表明溶液仍为碱性（即使有CO2“闯入”问题）。实验现象是再次滴入酚酞，溶液呈现红色，振荡过程中又变成无色，表明酚酞在强碱性浓溶液中为无色。
（3）在酸性溶液中滴入酚酞试剂变橙色是因为溶液酸性过强（pH<0）。验证的方法是：把滴有酚酞变橙色的强酸的浓溶液反复震荡，发现不变色，若把橙色溶液倒入大量水中，则变成无色溶液。
2.氨水中滴加酚酞试剂变红，久置后变为无色，为什么？
氨水是弱碱性溶液，滴加酚酞变红色。氨水中存在以下平衡：
NH3·H2O?NH3↑+H2O
由于酚酞试剂的pH值的变色范围是8.2～10.0。久置，由于其强挥发性，氨水浓度降低，pH落到8.2以下，因而由红色变为无色。
3.纯碱溶液中滴加酚酞为何显红色？如何证明是碳酸根离子造成的？
纯碱是强碱弱酸盐，阴离子会发生水解：
Na2CO3+H2O?NaHCO3+NaOH
NaHCO3+H2O?H2CO3+NaOH
水解产生氢氧根离子显碱性，故而滴加酚酞变红色，反过来如果没有碳酸根离子就没有碱性产生。验证的方法是：在纯碱溶液中加入稍过量的氯化钙（或氯化钡、硝酸钙、硝酸钡），充分反应后过滤，滤液中滴加酚酞试剂，可看到红色消失。在不同版本的九年级化学教材中就化肥的使用问题都提到草木灰（主要成分是碳酸钾）溶液显碱性，不可与铵态氮肥混用，其显碱性原理和以上相类似。
4.向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水，溶液由红色变为无色，为什么？
H2O2是氧化性非常强的物质，可以作漂白剂、氧化剂、制氧剂等。酚酞是具有酚羟基结构的有机物，H2O2的氧化性使苯环上的酚羟基被氧化。因此，向含有酚酞的NaOH溶液中滴加双氧水，溶液由红色变为无色是因为其氧化性改变了酚酞分子的结构。
编辑：张 昀