Question

某实验小组学习过氧化钠与水的反应时，向滴有酚酞的水中加入过氧化钠，发现溶液先变红后褪色，对此产生兴趣并进行研究。

（1）写出Na₂O₂与水反应的化学方程式：______。

（2）甲同学查阅资料：红色褪去的原因是H₂O₂在碱性条件下氧化了酚酞。

①甲同学通过实验证实了Na₂O₂与水反应所得溶液中有较多的H₂O₂：取少量反应所得溶液，加入试剂______（填化学式），有气体产生。

②甲同学利用3% H₂O₂溶液、酚酞试液、1mol·L^-1 NaOH溶液，证实了碱性条件是必需的。

	操作	现象
实验1	向2mL 3%H2O2溶液中加入3滴酚酞试液，振荡，静置5min，再加入5滴1mol·L^-1NaOH溶液	观察到______。

（3）为了更深入地了解该原理，甲同学继续查阅资料，发现H₂O₂溶液中相关微粒的物质的量分数X(i)与溶液pH的关系如图所示。

据此，甲同学设计实验2继续研究：

	操作	现象
实验2	i.配制20mL 3%H2O2与NaOH的混合溶液，调节pH分别为10~14。 ii.滴入3滴酚酞试液，搅拌后静置，记录酚酞完全褪色的时间	得到如图所示实验结果：

甲同学由此提出假设I：溶液褪色的主要原因是酚酞被HO氧化，请结合化学反应速率和化学平衡的相关知识解释此假设：_____。

（4）乙同学查阅资料，发现酚酞（以H₂L表示）在不同pH条件下存在多种结构之间的变化：

由此提出，甲同学实验2中pH˃13时红色褪去的原因还存在假设II：_____。

（5）针对假设I、II，小组同学设计了如下实验：

	试剂加入顺序	现象
实验3	i.烧杯中加入10mL 2mol·L^-1NaOH溶液、8mL H2O ii.加入3滴酚酞试液	溶液变红，然后褪色
iii.搅拌、静置后加入2mL 30% H2O2溶液	_____
iv.向褪色后的溶液中加入盐酸调节pH至12	溶液变红，然后褪色
实验4	i.烧杯中加入10mL 2mol·L^-1NaOH溶液、8mL H2O ii.加入2mL 30% H2O2溶液 iii.搅拌、静置后加入3滴酚酞试液	溶液变红，然后褪色
iv.向褪色后的溶液中加入盐酸调节pH至12	不变红

①与L^2-和HL^-相比较，L(OH)比前两者更_____被氧化（填“难”或“易”）。

②实验3中调节pH至12，溶液变红然后褪色的原因是：_____。

③根据实验得出结论：甲同学实验2中pH˃13时红色褪去的主要原因是_____（填“假设I”或“假设II”），请依据实验现象阐述理由：_____。

Answer

2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑ MnO2 红色褪色 H2O2H+ + HO，加入NaOH溶液，消耗电离出的氢离子，平衡正向移动，HO浓度增大，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 溶液变红，然后褪色 难 酚酞在pH =12时，溶液由于NaOH而呈红色，后来酚酞在pH=12时被HO氧化而褪色 假设I 根据酚酞在不同pH值的存在状态及颜色，排除pH＞13酚酞以L(OH)3−形式存在而褪色，则说明褪色是由于酚酞被HO氧化而褪色

【解析】

Na2O2与水反应生成氢氧化钠和水，反应实质是生成了双氧水，双氧水在二氧化锰催化剂作用下快速反应生成气体；溶液褪色提出假设，并对提出的假设进行用实验来验证。

⑴Na2O2与水反应生成氢氧化钠和水，其化学方程式：2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑；故答案为：2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑；

⑵①甲同学通过实验证实了Na2O2与水反应所得溶液中有较多的H2O2，利用双氧水在二氧化锰催化剂作用下迅速反应放出大量气泡，因此取少量反应所得溶液，加入试剂MnO2，有气体产生；故答案为：MnO2；

②甲同学利用3% H2O2溶液、酚酞试液、1mol·L-1 NaOH溶液，证实了碱性条件是必需的，实验1在碱性条件下反应，得到的现象为红色褪色；故答案为：红色褪色；

⑶甲同学由此提出假设I：溶液褪色的主要原因是酚酞被HO氧化，H2O2H++ HO，加入NaOH溶液，消耗电离出的氢离子，平衡正向移动，HO浓度增大，酚酞被HO氧化速率增大；故答案为：H2O2H++ HO，加入NaOH溶液，消耗电离出的氢离子，平衡正向移动，HO浓度增大，酚酞被HO氧化速率增大；

⑷由此提出，甲同学实验2中pH＞13时红色褪去的原因还存在假设II：溶液褪色的主要原因是酚酞以L(OH)3−形式存在；故答案为：溶液褪色的主要原因是酚酞以L(OH)3−形式存在。

⑸根据实验3和实验4对比得出实验3中iii.搅拌、静置后加入2mL 30% H2O2溶液，溶液pH小于13，溶液变为红色，后酚酞被HO氧化而褪色，因此现象为溶液变红，然后褪色；故答案为：溶液变红，然后褪色；

①根据实验3和实验4分析，实验3中酚酞主要以L2−和HL－形式存在，加双氧水，溶液变红，然后褪色，再加盐酸调节pH至12，溶液变红，然后褪色，而实验4盐酸调节pH至12，不变红，说明L(OH)比前两者更难被氧化；故答案为：难；

②实验3中调节pH至12，溶液变红然后褪色的原因是：酚酞在pH =12时，溶液由于NaOH而呈红色，后来酚酞在pH=12时被HO氧化而褪色；故答案为：酚酞在pH =12时，溶液由于NaOH而呈红色，后来酚酞在pH=12时被HO氧化而褪色。

③根据实验得出结论：甲同学实验2中pH＞13时红色褪去的主要原因是假设I，根据酚酞在不同pH值的存在状态及颜色，排除pH＞13酚酞以L(OH)3−形式存在而褪色，则说明褪色是由于酚酞被HO氧化而褪色；故答案为：假设I；根据酚酞在不同pH值的存在状态及颜色，排除pH＞13酚酞以L(OH)3−形式存在而褪色，则说明褪色是由于酚酞被HO氧化而褪色。