过氧化钠与水反应异常现象探究实验

《过氧化钠与水反应异常现象探究实验》反思

今天下午是中学教学实验研究，做了《过氧化钠与水反应异常现象探究》的实验，刚开始做实验时感觉实验本身超级简单，用不了多长时间就会做完。进实验室之前感觉自己都准备好了，因为按照自己的想法设计出了实验方案，又通过查找资料进行了修改，但是进了实验室，老师的一个个问题，还有“深思熟虑”的见解，让我感到自己开始时想得有点肤浅。这个探究实验远远不止自己原先想的那么浅，那么简单。它不同于普化、综合实验，它不仅要求以实验者的角度去思考、实施实验本身，而且更要求以一个化学教师的角度去更深层次的思考，更加规范自己的操作，还要思考实验给教学什么样的启示，让学生从中真正能获益什么。科学探究过程可以说是科学知识的产生过程，是个人层面的科学。如果我们按照查好的资料进行实验，不加入自己的思考，这就是知识的再认知过程，而这样的过程是不合格的科学探究。本实验是探究的实验，培养学生的科学探究能力，让学生从停留在知识表面上整体上的感性认识转向理性地对单独因素的作用机制的科学认识。基于这样的思考我进行了本实验的内容。

首先针对异常现象我提出了以下猜想：

由于过氧化钠与水反应实质上分两步进行，而且释放出热量，

2Na2O2+4H2O=4NaOH+2H2O2;

2H2O2=2H2O+O2↑.

导致溶液红色褪去的原因从物质与热量方面来考虑可能有：

⑴、反应产生的热量导致溶液的温度上升，可能使红色褪去；

⑵、可能是产物中氧气的氧化性使溶液红色褪去；

⑶、可能是过氧化氢漂白性使溶液红色褪去；

⑷、可能是受生成物氢氧化钠浓度的影响。

然后从理论知识进行了分析：

酚酞是4，4—二羟基三苯甲醇一2一羧酸的内酯，具有弱酸性、弱还原性，无色晶体，在稀酸和中性溶液中，酚酞分子中三个苯环与一个SP3杂化的中心碳原子相连，三个苯环(生色基)之间未形成共轭关系，因此是无色的。遇碱后内酯开环并生成二钠盐，中心碳原子转化为SP2杂化状态，与三个苯环形成多个生色基共扼体系（醌式结构），因而显颜色（红色）。但在过量碱的作用下，由于生成了三钠盐，中心碳原子又恢复到SP3杂化状态，共扼体系消失，颜色也随之褪去。

可见红色酚酞褪色的原因可能是显红色的醌式结构被破坏了。从上图示可以看出，酚酞遇过量的碱，可使红色溶液褪色。通过分析化学中的知识知道，酚酞变色范围是pH值介于8.2--10.0之间。可见氢氧化钠使溶液褪色与其浓度有关。

根据假说及推理我设计并进行了以下实验：

实验一：

实验目的：探究反应产生的热量是否使红色酚酞溶液褪色

实验药品：过氧化钠粉末、蒸馏水、酚酞溶液

实验仪器：试管、烧杯、量筒

实验步骤：⑴、向小试管中加入一小药匙过氧化钠粉末，加入10mL蒸馏水待反应完全后将溶液分成两份；

⑵、将一份浸入装有冷水的烧杯中，冷却后滴加2滴酚酞溶液；

⑶、将另一份侵入热水中，再向其中滴加2滴酚酞溶液；

实验现象：两份溶液的红色的逐渐退去，只不过热的褪色快点

实验结论:反应产生的热量不是使红色酚酞溶液褪色的原因，热水中的那份溶液褪色较快的原因是物理反应，因为温度高加快了分子的或离子的运动。

由于猜想氢氧化钠的浓度可能是使红色酚酞溶液褪色的原因，因此在分析其它因素是，应首先要排除氢氧化钠浓度的影响。即是找到一个较低的氢氧化钠浓度，再此浓度时可以保证红色酚酞溶液长时间不褪色。因此我配制了0.01mol/LNaOH溶液以供下面实验用。

实验二：

实验目的：探究氧气是否能使红色酚酞溶液褪色

实验药品：30%的过氧化氢溶液、二氧化锰、0.01mol/LNaOH溶液、酚酞溶液

实验仪器：试管、试管架、带有导气管的单孔胶塞，胶头滴管

实验步骤：⑴、向试管中加入0.01mol/LNaOH溶液3mL，滴加2滴酚酞溶液使其变为红色；

⑵、向一支试管中加入3mL30%H2O2,用试管架固定，之后向其中加

入少量MnO2,并将制得的氧气通入红色溶液中，观察现象。

实验现象：红色酚酞溶液没有褪色

实验结论：氧气不能使红色酚酞溶液褪色

实验三：

实验目的：探究H2O2是否使红色酚酞溶液褪色

实验药品：30%H2O2、0.01mol/LNaOH溶液、酚酞溶液

实验仪器：试管、胶头滴管

实验步骤：向一支试管中加入0.01mol/LNaOH溶液3mL，再向其中滴加2滴酚酞溶液，观察到溶液变为红色并长时间不褪色，再向其中加入

2mL30%H2O2，振荡试管，2~3min后观察现象。

实验现象：红色酚酞溶液颜色逐渐变浅至褪色

实验结果：H2O2可以使红色酚酞溶液褪色

实验四：

实验目的：探究NaOH是否为红色酚酞溶液褪色的原因

实验药品：氢氧化钠固体、酚酞溶液、盐酸

实验仪器：试管、胶头滴管

实验步骤：⑴、配制3mol/L的氢氧化钠溶液；

⑵、向试管中加入3mL3mol/LNaOH溶液，向其中滴加2滴酚酞溶液，

可以看到溶液先变红后褪色。将所得溶液分为两份。

⑶、向其中一份滴加少量盐酸，并与另一份进行对比。观察现象。实验现象：当向其中一支试管中逐滴加入盐酸中和氢氧化钠，随着氢氧化钠浓度

的减小，溶液又恢复为红色。

实验结论：氢氧化钠使溶液褪色与其浓度有关。由于酚酞变色范围是pH值介于8.2--10.0之间，而实验中氢氧化钠浓度很大，pH值在10以上，

导致酚酞呈现无色。加入盐酸后，由于中和反应，氢氧化钠浓度下降，

pH值降至10.0以下，由于变色的可逆性，溶液再次呈现红色。所以，

是NaOH的浓度造成酚酞褪色，而并非酚酞结构被破坏。

以上实验是自己的一点小想法，在向老师汇报之后基于老师提出的更深层次的问题又进行了下面的实验。首先是在探究反应产生的热量是否能使红色酚酞溶液褪色中，我考虑的是反应产生的热量能否使红色酚酞溶液褪色，所以用的是过氧化钠与水反应这一体系，这样证明的结论就是在混合体系中反应产生的热量不能使红色酚酞溶液褪色。但也可以从另一个层面进行分析，探究热量对红色酚酞溶液的影响，这样更广泛，不仅适用于这一个实验，对一类都使用。其次是对高浓度的氢氧化钠使酚酞溶液变红又褪色后得到的无色溶液的探究。在探究氢氧化钠浓度对红色酚酞溶液的影响时我们已经得出了氢氧化钠浓度使红色酚酞溶液褪色并没有破坏酚酞显红色时的结构，而是具有可逆性的变色。但是并没有对过氧化氢使红色酚酞溶液褪色后得到的无色溶液进行深入探究。基于上述两点我又进行了以下实验。

实验五:

实验目的：探究热量能否使红色酚酞溶液褪色

实验药品：0.01mol/LNaOH溶液、酚酞溶液

实验仪器：烧杯、试管、试管夹

实验步骤：⑴、取两支试管，分别向其中加入3mL0.01mol/LNaOH溶液；

⑵、将一支试管放在冷水中冷却，将另一支试管放在热水中加热。

⑶、向两支试管中分别加入2滴酚酞溶液，观察现象。

实验现象：两支试管中的红色酚酞溶液都没有褪色

实验结论：热量并不能使红色酚酞溶液褪色

实验六：

实验目的：探究过氧化氢使红色酚酞溶液褪色后得到的无色溶液的性质

实验药品：30%H2O2、0.01mol/LNaOH溶液、酚酞溶液、

实验步骤：⑴、向试管中加入3mL3mol/LNaOH溶液，向其中滴加2滴酚酞溶液，可以看到溶液先变红后褪色。将所得溶液分为两份。

⑵、向其中一份无色溶液中滴加少量盐酸；向另一份无色溶液中加

入2mL30%H2O2，再加入一定量的盐酸，观察现象；

⑶、向另一支试管中加入2mL30%H2O2，，再滴入2滴酚酞溶液，再

加入3mL0.01mol/LNaOH溶液，观察现象。

实验现象：第一份中加入盐酸变为红色，第二份中加入过氧化氢还是无色溶液，再向其中加盐酸得到的仍然是无色溶液。第三支试管中得到红色溶

液。

实验结论：说明过氧化氢不能破坏酚酞无色内酯式的结构，遇到低浓度的氢氧化钠溶液还是会变为红色；但过氧化氢却破坏了酚酞溶液显红色时的醌

式结构，能够使红色酚酞溶液褪色但却不能可逆，即恢复不到显色的

醌式结构。

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