Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組學(xué)習(xí)過氧化鈉與水的反應(yīng)時，向滴有酚酞的水中加入過氧化鈉，發(fā)現(xiàn)溶液先變紅后褪色，對此產(chǎn)生興趣并進(jìn)行研究。

（1）寫出Na2O2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：______。

（2）甲同學(xué)查閱資料：紅色褪去的原因是H2O2在堿性條件下氧化了酚酞。

①甲同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Na2O2與水反應(yīng)所得溶液中有較多的H2O2：取少量反應(yīng)所得溶液，加入試劑______（填化學(xué)式），有氣體產(chǎn)生。

②甲同學(xué)利用3% H2O2溶液、酚酞試液、1mol·L-1 NaOH溶液，證實(shí)了堿性條件是必需的。

	操作	現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)1	向2mL 3%H2O2溶液中加入3滴酚酞試液，振蕩，靜置5min，再加入5滴1mol·L-1 NaOH溶液	觀察到______。

（3）為了更深入地了解該原理，甲同學(xué)繼續(xù)查閱資料，發(fā)現(xiàn)H2O2溶液中相關(guān)微粒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)X(i)與溶液pH的關(guān)系如圖所示。

據(jù)此，甲同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2繼續(xù)研究：

	操作	現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)2	i.配制20mL 3%H2O2與NaOH的混合溶液，調(diào)節(jié)pH分別為10~14。 ii.滴入3滴酚酞試液，攪拌后靜置，記錄酚酞完全褪色的時間	得到如圖所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

甲同學(xué)由此提出假設(shè)I：溶液褪色的主要原因是酚酞被HO氧化，請結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的相關(guān)知識解釋此假設(shè)：_____。

（4）乙同學(xué)查閱資料，發(fā)現(xiàn)酚酞（以H2L表示）在不同pH條件下存在多種結(jié)構(gòu)之間的變化：

由此提出，甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)2中pH13時紅色褪去的原因還存在假設(shè)II：_____。

（5）針對假設(shè)I、II，小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

	試劑加入順序	現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)3	i.燒杯中加入10mL 2mol·L-1 NaOH溶液、8mL H2O ii.加入3滴酚酞試液	溶液變紅，然后褪色
	iii.攪拌、靜置后加入2mL 30% H2O2溶液	_____
	iv.向褪色后的溶液中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH至12	溶液變紅，然后褪色
實(shí)驗(yàn)4	i.燒杯中加入10mL 2mol·L-1 NaOH溶液、8mL H2O ii.加入2mL 30% H2O2溶液 iii.攪拌、靜置后加入3滴酚酞試液	溶液變紅，然后褪色
	iv.向褪色后的溶液中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH至12	不變紅

①與L2-和HL-相比較，L(OH)比前兩者更_____被氧化（填“難”或“易”）。

②實(shí)驗(yàn)3中調(diào)節(jié)pH至12，溶液變紅然后褪色的原因是：_____。

③根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)2中pH13時紅色褪去的主要原因是_____（填“假設(shè)I”或“假設(shè)II”），請依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象闡述理由：_____。

Answer 1

【答案】2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑ MnO2 紅色褪色 H2O2H+ + HO，加入NaOH溶液，消耗電離出的氫離子，平衡正向移動，HO濃度增大，酚酞被HO氧化速率增大 溶液褪色的主要原因是酚酞以L(OH)3形式存在 溶液變紅，然后褪色 難 酚酞在pH =12時，溶液由于NaOH而呈紅色，后來酚酞在pH=12時被HO氧化而褪色 假設(shè)I 根據(jù)酚酞在不同pH值的存在狀態(tài)及顏色，排除pH＞13酚酞以L(OH)3形式存在而褪色，則說明褪色是由于酚酞被HO氧化而褪色

【解析】

Na2O2與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和水，反應(yīng)實(shí)質(zhì)是生成了雙氧水，雙氧水在二氧化錳催化劑作用下快速反應(yīng)生成氣體；溶液褪色提出假設(shè)，并對提出的假設(shè)進(jìn)行用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。

⑴Na2O2與水反應(yīng)生成氫氧化鈉和水，其化學(xué)方程式：2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑；故答案為：2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑；

⑵①甲同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Na2O2與水反應(yīng)所得溶液中有較多的H2O2，利用雙氧水在二氧化錳催化劑作用下迅速反應(yīng)放出大量氣泡，因此取少量反應(yīng)所得溶液，加入試劑MnO2，有氣體產(chǎn)生；故答案為：MnO2；

②甲同學(xué)利用3% H2O2溶液、酚酞試液、1mol·L-1 NaOH溶液，證實(shí)了堿性條件是必需的，實(shí)驗(yàn)1在堿性條件下反應(yīng)，得到的現(xiàn)象為紅色褪色；故答案為：紅色褪色；

⑶甲同學(xué)由此提出假設(shè)I：溶液褪色的主要原因是酚酞被HO氧化，H2O2H++ HO，加入NaOH溶液，消耗電離出的氫離子，平衡正向移動，HO濃度增大，酚酞被HO氧化速率增大；故答案為：H2O2H++ HO，加入NaOH溶液，消耗電離出的氫離子，平衡正向移動，HO濃度增大，酚酞被HO氧化速率增大；

⑷由此提出，甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)2中pH＞13時紅色褪去的原因還存在假設(shè)II：溶液褪色的主要原因是酚酞以L(OH)3形式存在；故答案為：溶液褪色的主要原因是酚酞以L(OH)3形式存在。

⑸根據(jù)實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4對比得出實(shí)驗(yàn)3中iii.攪拌、靜置后加入2mL 30% H2O2溶液，溶液pH小于13，溶液變?yōu)榧t色，后酚酞被HO氧化而褪色，因此現(xiàn)象為溶液變紅，然后褪色；故答案為：溶液變紅，然后褪色；

①根據(jù)實(shí)3和實(shí)驗(yàn)4分析，實(shí)驗(yàn)3中酚酞主要以L2和HL－形式存在，加雙氧水，溶液變紅，然后褪色，再加鹽酸調(diào)節(jié)pH至12，溶液變紅，然后褪色，而實(shí)驗(yàn)4鹽酸調(diào)節(jié)pH至12，不變紅，說明L(OH)比前兩者更難被氧化；故答案為：難；

②實(shí)驗(yàn)3中調(diào)節(jié)pH至12，溶液變紅然后褪色的原因是：酚酞在pH =12時，溶液由于NaOH而呈紅色，后來酚酞在pH=12時被HO氧化而褪色；故答案為：酚酞在pH =12時，溶液由于NaOH而呈紅色，后來酚酞在pH=12時被HO氧化而褪色。

③根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)2中pH＞13時紅色褪去的主要原因是假設(shè)I，根據(jù)酚酞在不同pH值的存在狀態(tài)及顏色，排除pH＞13酚酞以L(OH)3形式存在而褪色，則說明褪色是由于酚酞被HO氧化而褪色；故答案為：假設(shè)I；根據(jù)酚酞在不同pH值的存在狀態(tài)及顏色，排除pH＞13酚酞以L(OH)3形式存在而褪色，則說明褪色是由于酚酞被HO氧化而褪色。