甘肅省蘭州市教育科學(xué)研究所(730046) 吳正帥

甘肅省蘭州市西固區(qū)福利東路第三小學(xué)(730060) 郭紅霞

1 問題的提出

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,偶爾會出現(xiàn)異常現(xiàn)象,認(rèn)真對待任何一個異?，F(xiàn)象是每一位教師需要做的事情。酚酞指示劑遇酸不變色,遇堿變紅色是常見的酸堿指示劑變色規(guī)律。對于酚酞遇到濃度較大的堿溶液會先變紅后褪色的異?，F(xiàn)象及機(jī)理的研究論文屢見不鮮,但有關(guān)酚酞與酸溶液混合的報(bào)道卻鮮有耳聞。那么,酚酞遇到酸溶液后一定不顯色嗎?

2 實(shí)驗(yàn)探究

2.1 實(shí)驗(yàn)

酚酞與不同種類的酸溶液的顯色實(shí)驗(yàn)探究。

2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品以及儀器

酚酞固體、濃度為95%的乙醇、10mol/LHCl、10mol/L H2SO4、10 mol/L HNO3、10 mol/L H3PO4、1 mol/L HCl、1 mol/L H2SO4、1 mol/L HNO3、1mol/L H3PO4、濃度為20%的NaOH 溶液、蒸餾水、燒杯、玻璃棒。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

取酚酞固體1g,加入95%的乙醇溶解并稀釋至100mL,搖勻后得到濃度為1%的酚酞指示劑；分別取HCl、H2SO4、HNO3和H3PO410mol/L濃溶液和1mol/L稀溶液各2mL,溶液無色；向上述酸的溶液各滴加1滴酚酞指示劑,然后加水稀釋,再逐漸滴加20%的NaOH 溶液直至過量,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見表1。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

酚酞遇很多濃度較大的酸時(shí)均可發(fā)生不同程度的變色。

表1 不同種類酸的溶液遇到酚酞顯色的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

酚酞為白色或微帶黃色的細(xì)小晶體,微溶于水而易溶于酒精。實(shí)驗(yàn)室通常將酚酞配制成濃度為1%的酒精溶液后使用。表1中將酚酞試劑滴入稀酸水溶液會出現(xiàn)白色渾濁物,是由于酚酞微溶于水,使酚酞乙醇溶液中部分酚酞析出的緣故。

實(shí)驗(yàn)時(shí),酚酞遇很多濃酸時(shí)均可發(fā)生不同程度的變色,其中遇濃硝酸時(shí)顏色變化非常豐富,這是由于酚酞在濃硝酸中被氧化分解,生成了難溶性硝基化合物并產(chǎn)生紅棕色NO2氣體的緣故。因此,當(dāng)溶液稀釋后會出現(xiàn)乳白色懸濁液,而繼續(xù)加堿時(shí)則不再出現(xiàn)紅色。酚酞遇到其他一些濃酸時(shí)會發(fā)生從無色結(jié)構(gòu)向橙色結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化,但該過程是可逆的,因此繼續(xù)加堿時(shí)溶液仍可顯紅色。各酚酞結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可表示為：

由于常用的酚酞指示劑一般使用乙醇溶液溶解配制,因此酚酞遇濃酸時(shí),在強(qiáng)酸的催化作用下,酚酞分子中酰基和乙醇發(fā)生了酯交換反應(yīng),并再度失水使中心碳原子發(fā)生sp2雜化,與3個碳環(huán)組成共體系,使溶液呈現(xiàn)紅色。該過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

為此,設(shè)計(jì)如下驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。在燒杯中加入0.5g酚酞固體、200mL蒸餾水,用玻璃棒充分?jǐn)嚢璧玫椒犹獞覞嵋骸３浞朱o置后取清液(飽和酚酞水溶液)作指示劑,并加入到濃硫酸中發(fā)現(xiàn)溶液仍能顯橙紅色。可見,酚酞遇濃硫酸的顯色機(jī)理應(yīng)與濃HCl、濃H3PO4等變色機(jī)理相同,而與溶劑乙醇及濃硫酸自身的強(qiáng)氧化性等因素?zé)o關(guān)。如果使用酚酞的水溶液就不會出現(xiàn)這樣的問題,即遇濃酸時(shí)不會出現(xiàn)顯色,遇到稀的酸溶液時(shí)也不會出現(xiàn)白色渾濁,遇NaOH溶液則顯色效果良好。實(shí)驗(yàn)室常選用乙醇作溶劑,但這樣的酚酞指示劑在稀酸或中性溶液中易產(chǎn)生沉淀變渾濁的現(xiàn)象,在濃酸溶液中又會有不同程度的顯色干擾酸堿性判斷。因此,中學(xué)實(shí)驗(yàn)室可以嘗試使用酚酞的水溶液作指示劑。