李俊生

二氧化硫的漂白性是有關(guān)二氧化硫性質(zhì)中比較重要而又經(jīng)?？疾斓闹R(shí)，從目前學(xué)生學(xué)習(xí)情況看，該重要的知識(shí)還有必要進(jìn)一步系統(tǒng)化，對(duì)此研究如下。

1問(wèn)題的提出

二氧化硫氣體具有漂白性，特別是對(duì)品紅溶液的漂白機(jī)理，對(duì)品紅溶液漂白過(guò)程中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述和解釋，以及由此引出的二氧化硫漂白其他物質(zhì)的問(wèn)題，都是值得深入研究的，特別是二氧化硫氣體對(duì)品紅溶液的漂白過(guò)程中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述以及解釋更應(yīng)該引起高度的重視。

2實(shí)驗(yàn)研究

首先分別取3～4 mL濃度為001%的品紅溶液于2支試管中，再通過(guò)玻璃導(dǎo)管把二氧化硫通入裝有品紅溶液的2支試管中，通入時(shí)的方式分別為緩慢通入和正常通入，通入后震蕩并觀察，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）非常緩慢通入二氧化硫時(shí)，品紅溶液紅色略有加深，隨后紅色逐漸變淺，最后退為無(wú)色；

（2）正常通入二氧化硫，品紅溶液紅色逐漸變淺，最后退為無(wú)色；

（3）退為無(wú)色的品紅溶液再用酒精燈加熱時(shí)，開(kāi)始褪色不明顯，當(dāng)加熱沸騰時(shí)又恢復(fù)為原來(lái)的紅色。

事實(shí)證明，該實(shí)驗(yàn)的成功標(biāo)志是當(dāng)二氧化硫通入盛有品紅溶液的試管里，片刻后，品紅溶液的紅色褪去，再加熱褪色的溶液至沸騰，紅色又恢復(fù)。然而，實(shí)驗(yàn)中由于各種原因也會(huì)出現(xiàn)下面的一些情況：①當(dāng)二氧化硫通入品紅溶液時(shí)，紅色很久都不能褪去，或者完全不褪去；②當(dāng)加熱被二氧化硫漂白的品紅溶液時(shí)，紅色不恢復(fù)或者紅色雖恢復(fù)了，但放在試管架上后紅色很快就消失了。針對(duì)上面出現(xiàn)的這些情況，必須對(duì)二氧化硫漂白品紅溶液的機(jī)理進(jìn)行分析。

3二氧化硫漂白品紅溶液機(jī)理的分析

品紅是一種染色能力很強(qiáng)的物質(zhì)，溶于水成深紅色溶液，二氧化硫之所以對(duì)它有漂白作用，是由于二氧化硫溶于水成亞硫酸，亞硫酸直接跟品紅的有色基團(tuán)反應(yīng)變成無(wú)色物質(zhì)，整個(gè)過(guò)程的具體反應(yīng)如下：

研究表明，這個(gè)反應(yīng)是放熱的，并且品紅的發(fā)色基團(tuán)是對(duì)醌式，當(dāng)亞硫酸與其反應(yīng)后，這個(gè)發(fā)色基團(tuán)就被破壞了，生成了不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)。

4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理論分析

實(shí)驗(yàn)研究表明，二氧化硫使品紅溶液褪色的實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象有些是正?，F(xiàn)象，也有些是客觀存在的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，更有些是失敗的而有待于找到原因的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)這些問(wèn)題分析如下。

41失敗的而有待于找到原因的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析

事實(shí)上，將二氧化硫通入品紅溶液中，顏色不褪或者很久還不褪，是由于二氧化硫的量不足，或品紅溶液的濃度太大，沒(méi)有使品紅分子的對(duì)醌式基團(tuán)破壞完全。另一方面，當(dāng)加熱溶液時(shí)，可促進(jìn)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，這里所指的加熱，前面的實(shí)驗(yàn)表明是要達(dá)到沸點(diǎn)，一般短時(shí)加熱是不可能使紅色恢復(fù)的，即使是短時(shí)加熱至沸，紅色恢復(fù)了，但由于溶液中尚溶有一定量的H2SO3，當(dāng)停止加熱時(shí)，水中殘余的H2SO3又與品紅反應(yīng)，使紅色消失。另外，實(shí)驗(yàn)也表明二氧化硫氣體通入的方式也影響著實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

42非常緩慢通入二氧化硫時(shí)，品紅溶液紅色略有加深的分析

一般認(rèn)為，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的品紅溶液為酸性品紅，在酸性品紅的溶液中存在如下的化學(xué)平衡：

通過(guò)這個(gè)平衡看，顯然溶液的pH大小影響著品紅溶液紅色的深淺。因此，當(dāng)向品紅溶液中通二氧化硫氣體時(shí)，溶解在品紅溶液中的二氧化硫會(huì)有如下平衡。

SO2+H2OH2SO3HSO-3+H+

顯然，二氧化硫的通入會(huì)使得平衡向右移動(dòng)，同時(shí)也會(huì)使得平衡向左移動(dòng)。向右移動(dòng)的結(jié)果是品紅溶液的紅色變淺，向左移動(dòng)的結(jié)果是品紅溶液的紅色變深。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴我們，在濃度為001%的品紅溶液中非常緩慢地通入二氧化硫時(shí)，平衡開(kāi)始向左移動(dòng)的結(jié)果是主要的；而后向右移動(dòng)的結(jié)果是主要的，當(dāng)以正常速率通二氧化硫氣體于品紅溶液中時(shí)情況正好相反，一開(kāi)始就是向右移動(dòng)的結(jié)果是主要的，而且一直持續(xù)到品紅溶液褪為無(wú)色。上面的分析說(shuō)明，二氧化硫漂白品紅溶液的情況比較復(fù)雜。因此，為了保證該實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和成功，有必要研究該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。

5二氧化硫漂白品紅溶液需要注意的問(wèn)題

理想的情況是在較短的時(shí)間內(nèi)，二氧化硫漂白品紅溶液，品紅溶液的紅色快速褪去，在加熱時(shí)快速恢復(fù)紅色。在課堂演示實(shí)驗(yàn)中不出現(xiàn)或少出現(xiàn)異常情況，要注意以下一些問(wèn)題。

（1）因?yàn)槎趸蛞兹苡谒?，常溫常壓時(shí)，1體積的水可溶解40體積的二氧化硫，所以要制取較多的二氧化硫使品紅迅速褪色，應(yīng)采用較干燥的亞硫酸鈉晶體與濃硫酸反應(yīng)。

（2）當(dāng)二氧化硫氣體使品紅褪色后，應(yīng)將導(dǎo)氣管從褪色的溶液中抽出來(lái)，否則因二氧化硫的易溶性，將使褪色的溶液回流到產(chǎn)生二氧化硫氣體的試管中來(lái)。

（3）為了節(jié)省演示時(shí)間，本實(shí)驗(yàn)用的品紅溶液濃度不可太大，一般溶液濃度為001%～002%較適宜。

（4）要使褪色的溶液又恢復(fù)紅色，并長(zhǎng)時(shí)間不再消失，溶液加熱到沸騰時(shí)間要達(dá)到1～2 min為宜。

6其他需要明確的問(wèn)題

二氧化硫氣體漂白品紅溶液的實(shí)驗(yàn)教學(xué)表明，學(xué)生學(xué)習(xí)完這個(gè)實(shí)驗(yàn)后會(huì)問(wèn)很多有關(guān)類似的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，這時(shí)教師要準(zhǔn)確判斷學(xué)生問(wèn)題的性質(zhì)，在這個(gè)基礎(chǔ)上因勢(shì)利導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。學(xué)生提出的常見(jiàn)問(wèn)題如下。

61二氧化硫氣體漂白品紅溶液實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)問(wèn)題

事實(shí)上，二氧化硫漂白性質(zhì)的演示，不一定要使用品紅溶液，用其他一些染料或有色花瓣也可以。比如：把紅色鮮花先用冷水浸濕，用玻璃鐘罩罩住，并在鐘罩內(nèi)燃燒硫磺，片刻后，紅色鮮花被漂白，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也比較明顯。

62二氧化硫氣體漂白的范圍問(wèn)題

教學(xué)中必須讓學(xué)生明白，二氧化硫并不是對(duì)任何有色物質(zhì)都有漂白作用，而且被漂白的物質(zhì)也不一定在受熱后能恢復(fù)原來(lái)的顏色。在這個(gè)問(wèn)題上，教師必須以實(shí)驗(yàn)結(jié)論為準(zhǔn)，避免出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤。而且也應(yīng)該注意“有刺激性氣味的氣體使品紅溶液褪色”，但是這個(gè)氣體不一定是二氧化硫，事實(shí)上氨氣也可以使品紅溶液的紅色褪去。

63二氧化硫氣體的漂白本質(zhì)和其他具有漂白性氣體的區(qū)別的問(wèn)題

比如氯氣的漂白作用是它與水反應(yīng)生成的次氯酸的強(qiáng)氧化性所至，次氯酸徹底破壞了有色物質(zhì)的有色基團(tuán)，且這個(gè)過(guò)程不是可逆的。而二氧化硫的漂白作用，則一般都是由于它與水反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸與有色物質(zhì)相結(jié)合成不穩(wěn)定的無(wú)色物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程是可逆的。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，在2支試管分別注入5 mL 1%的石蕊溶液，然后分別通氯氣和二氧化硫，發(fā)現(xiàn)加入前者先使紫色溶液變紅，然后漂白，加入后者只使紫色溶液變紅；再向這兩支試管滴加2%的NaOH溶液，加入前者溶液無(wú)反應(yīng)，加入后者溶液由紅變紫再變藍(lán)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)從一個(gè)側(cè)面證明了氯氣和二氧化硫漂白物質(zhì)的本質(zhì)區(qū)別。