摘要:设计一组实验,观察苯酚晶体或苯酚乳浊液在加入滴加了两滴酚酞的饱和碳酸钠溶液和不同浓度的稀碳酸钠溶液中的反应现象。通过平衡常数的计算并从理论上进行分析和讨论。 关键词:苯酚;碳酸钠
文章编号:1005-6629(2009)08-0045-02中图分类号:G633.8文献标识码:C
1问题的提出
苯酚具有弱酸性。在现行人教社高中化学教科书第二册(必修+选修)中涉及苯酚弱酸性的反应主要有:
由苯酚钠与CO2和水的反应,可以得出苯酚的酸性比碳酸弱的结论,而后又提及羧酸与碳酸钾(钠)和碳酸氢钾(钠)反应,放出二氧化碳,而苯酚不能与碳酸氢钾(钠)反应,放出二氧化碳。从而得出苯酚的酸性比羧酸弱的结论。
在实际的教学过程中,发现学生在书写反应(2)的化学反应方程式的时候,常见的错误就是把产物碳酸氢钠写成碳酸钠。很多学生对苯酚与碳酸钠能否反应,以及如何反应并不清楚。
笔者设计了一组实验,现象明显,可以清楚地说明苯酚能与碳酸钠反应。苯酚与碳酸钠的反应属于酸与盐反应这一类别,是苯酚表现酸的通性的一个方面,是一个重要的性质实验。可以帮助学生理解反应(2)生成的产物是碳酸氢钠而不是碳酸钠。
2实验方案
(1)将苯酚晶体加到饱和Na2CO3溶液中,并滴加两滴酚酞指示剂,溶液呈红色。振荡片刻,观察到苯酚晶体溶解,但无气体生成。放置冷却后,观察到溶液分层,上层油状物呈浅红色,下层为无色澄清溶液。
(2)向Na2CO3稀溶液中滴加两滴酚酞指示剂,溶液呈红色,将此溶液加入苯酚乳浊液中。振荡放置冷却后,能观察到乳浊液变清的现象,不出现分层现象,且溶液红色褪去,无气体生成。
(3)向Na2CO3稀溶液滴加两滴酚酞指示剂。溶液呈红色,将此溶液加入5 %的澄清的苯酚溶液中。振荡放置冷却后,能观察到溶液无色澄清的现象,不出现分层现象,且溶液红色褪去,无气体生成。
3 实验现象的解释及相关理论计算
3.1实验现象解释
从以上实验分析表明,苯酚能与碳酸钠溶液发生反应,但无二氧化碳气体生成。
为了分析实验(1)上层溶液的成分。将上层溶液分离后,向其中滴加稀盐酸进行酸化,观察到浅红色褪去。接着又加入二氯化铁溶液,观察到溶液由无色变为紫色。从而证明了实验中的上层溶液含有苯酚钠。
分层的原因可能是由于实验中使用的是苯酚晶体,故反应溶液中苯酚浓度很大,上层溶液可能为苯酚与苯酚钠的混合溶液。
1994年第9期《化学教育》中刊登的“苯酚溶于碳酸钠吗”[1]中,指出进行“苯酚与碳酸钠反应的性质实验时,配置苯酚溶液的浓度不宜太小(如5 %苯酚),否则无法观察实验现象”,这是通过苯酚溶液由浑浊变为澄清的现象,来说明苯酚与碳酸钠溶液可以发生反应。笔者在实验中通过向Na2CO3溶液中滴加酚酞指示剂可以解决苯酚浓度对实验现象观察的问题。无论实验中使用的是苯酚晶体或是浓度较小的苯酚溶液,均可方便地观察到明显的实验现象:溶液的红色褪去。并且该实验适合学生完成,还可以设计成为一个探究性学习的案例。
3.2实验理论计算
根据酸碱质子理论,酸碱反应是两个共轭酸碱对之间的质子传递反应,质子传递的结果总是强酸与强碱反应生成弱酸和弱碱。
应用这一规律,分析下面反应(3)能否向右进行。
反应(3)可以看成由下面反应(4)和反应(5)相加得到。
H++CO32- HCO3-(5)
强酸可以制弱酸。查得,水溶液中碳酸、苯酚的pKa值分别为[2]:
H2CO3 H++HCO3-pKa=6.38
HCO3- H++CO32- pKa=10.25
C6H6OH H++C6H6O- pKa=9.95
由pKa值的相对大小可知,它们的酸性相对强弱顺序为:
HCO3- 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文