漂白剂对酸碱指示剂作用的实验探索
江苏省南通中学（江苏南通226001） 陆 军
1 问题的提出
中学化学教科书介绍的漂白剂有Na2O2、Cl2、SO2等，漂白作用的机理分别是Na2O2和Cl2与水反应生成的H2O2和HClO是强氧化剂，能氧化染料和有机色素使它们褪色；SO2则能跟某些有色物质化合而生成不稳定的无色物质。另外有习题表明，Cl2与湿润的蓝色石蕊试纸作用时，能使石蕊试纸先变红后褪色。变红是氯气与试纸上的水反应生成了酸，褪色是反应产物中的HClO具有强氧化性，能起漂白作用。那么，Na2O2和SO2等漂白剂对石蕊的作用如何？包括Cl2在内的常见漂白剂对其他常见酸碱指示剂的作用又是怎样？
2 研究思路
酸碱指示剂一般是指有机弱酸或弱碱，它们在一定pH范围内能呈现一定的颜色。中学化学中常见酸碱指示剂的变色范围如表1。
表1 常见酸碱指示剂的变色范围
指示剂 | 颜色变化 | 变色范围(pH) |
石 蕊 | 红—蓝 | 5~8 |
甲基橙 | 红—黄 | 3.1~4.4 |
酚 酞 | 无—红 | 8~10 |
Na2O2、Cl2、SO2等漂白剂与水作用后都能使溶液呈碱性或酸性，而使溶液的pH发生明显改变。探讨漂白剂对常见酸碱指示剂的作用，一方面要考察Na2O2、Cl2、SO2等漂白剂加到含指示剂的水中时，指示剂颜色的改变；另一方面又要用酸或碱调节混合溶液的pH，考察相应的酸碱指示剂是否还能在原先的变色范围实现颜色的改变而指示溶液的酸碱性。然后综合两方面的情况形成结论。
实验所需的常见漂白剂除Na2O2外，Cl2和SO2可分别用MnO2与浓盐酸共热和Na2SO3与浓H2SO4反应来制取，为了防止浓盐酸挥发出的HCl气体对实验可能产生影响，可采用饱和食盐水吸收HCl气体。
3 实验操作及现象
（1）取3支试管，各注入2mL蒸馏水，分别滴入2~3滴石蕊、甲基橙和酚酞试液；
（2）向上述3支试管中分别加入半药匙Na2O2，观察溶液中的颜色变化；
（3）分别用0.1mol/LNaOH和HCl溶液调节溶液的pH，试验各试管中的溶液对酸碱的反应；
（4）分别以通入新制Cl2和SO2代替加入Na2O2的操作重复上述实验。
实验结果如表2。
表2 常见漂白剂与酸碱指示剂作用时的现象
| 石 蕊 | 甲基橙 | 酚 酞 |
Na2O2 | 溶液褪为无色，加HCl或NaOH时溶液无明显变化。 | 溶液呈黄色，加HCl调pH<3.1时，溶液变为红色。 | 溶液先呈红色后褪为无色，加HCl调pH至11左右时，溶液恢复红色。 |
Cl2 | 同 上 | 同 前 | 形成淡黄色沉淀，加NaOH至溶液呈碱性时沉淀变为褐色。 |
SO2 | 溶液呈红色，加NaOH调pH＞8时，溶液变为蓝色。 | 溶液呈红色，加NaOH调pH＞4.4时，溶液变为黄色。 | 无明显变化，加NaOH调pH＞10时，溶液变为红色。 |
4 结论和讨论
分析表1和表2可知：
（1）Na2O2能氧化石蕊，但不能将甲基橙漂白，也不能改变酚酞的根本结构（有资料表明，Na2O2与酚酞作用时能氧化部分酚酞；同时酚酞在弱碱性溶液中呈红色，而在强碱性溶液中又会褪为无色）。
（2）Cl2能氧化石蕊和甲基橙将其漂白，也能与酚酞反应而使其不能发生原先指示溶液酸碱性时的颜色变化。
（3）SO2只因水溶液的酸性能使石蕊和甲基橙溶液显红色，而不能与石蕊和甲基橙结合生成无色物质，也不能影响酚酞指示溶液酸碱性时的颜色改变。
因此，常见漂白剂的漂白能力按Cl2、Na2O2、SO2的顺序逐渐减弱；常见酸碱指示剂的稳定性按石蕊、甲基橙、酚酞的顺序逐渐增强。
