某實驗小組學習過氧化鈉與水的反應時,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,對此產生興趣并進行研究。
(1)寫出Na2O2與水反應的化學方程式
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
。
(2)甲同學查閱資料:紅色褪去的原因是H2O2在堿性條件下氧化了酚酞
①甲同學通過實驗證實了Na2O2與水反應所得溶液中有較多的H2O2:取少量反應所得溶液,加入試劑 MnO2
MnO2
(填化學式),有氣體產生。
②甲同學利用3% H2O2溶液、酚酞試液、1mol?L-1NaOH溶液,證實了堿性條件是必需的。
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操作 |
現(xiàn)象 |
實驗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-1NaOH溶液 |
觀察到 溶液先變紅,再變?yōu)闊o色 溶液先變紅,再變?yōu)闊o色 |
(3)為了更深入地了解該原理,甲同學繼續(xù)查閱資料,發(fā)現(xiàn)H
2O
2溶液中相關微粒的物質的量分數(shù)X(i)與溶液pH的關系如圖所示。
據(jù)此,甲同學設計實驗2繼續(xù)研究:
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操作 |
現(xiàn)象 |
實驗2 |
?。渲?0mL 3% H2O2與NaOH的混合溶液,調節(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 |
得到如圖所示實驗結果:
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甲同學由此提出假設Ⅰ:溶液褪色的主要原因是酚酞被HO
2-氧化,請結合化學反應速率和化學平衡的相關知識解釋此假設:
c(OH-)增大促使H2O2?H++HO2-平衡正向移動,溶液中c(HO2-)增大,導致褪色反應速率加快
c(OH-)增大促使H2O2?H++HO2-平衡正向移動,溶液中c(HO2-)增大,導致褪色反應速率加快
。
(4)乙同學查閱資料,發(fā)現(xiàn)酚酞(以H
2L表示)在不同pH條件下存在多種結構之間的變化如圖,由此提出,甲同學實驗2中pH?13時紅色褪去的原因還存在假設Ⅱ:
pH≥13,酚酞轉化為以L(OH)3-為主要存在形式,導致溶液無色
pH≥13,酚酞轉化為以L(OH)3-為主要存在形式,導致溶液無色
。
(5)針對假設Ⅰ、Ⅱ,小組同學設計了如下實驗:
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試劑加入順序 |
現(xiàn)象 |
實驗3 |
ⅰ.燒杯中加入10mL 2mol?L-1NaOH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 |
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ⅳ.向褪色后的溶液中加入鹽酸調節(jié)pH至12 |
溶液變紅,然后褪色 |
實驗4 |
ⅰ.燒杯中加入10mL 2mol?L-1NaOH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節(jié)pH至12 |
不變紅 |
①與L
2-和HL
-相比較,L(OH)
3-比前兩者更
難
難
被氧化。(填“難”或“易”)
②實驗3中調節(jié)pH至12,溶液變紅然后褪色的原因是:
pH<13,L(OH)3-轉化為L2-、HL-,溶液變紅,然后又被HO2-氧化,溶液又褪色
pH<13,L(OH)3-轉化為L2-、HL-,溶液變紅,然后又被HO2-氧化,溶液又褪色
。
③根據(jù)實驗得出結論:甲同學實驗2中pH?13時紅色褪去的主要原因是
假設I
假設I
(填“假設Ⅰ”或“假設Ⅱ”),請依據(jù)實驗現(xiàn)象闡述理由
甲同學實驗2操作與實驗4相同,加入鹽酸未變紅色
甲同學實驗2操作與實驗4相同,加入鹽酸未變紅色
。