自来水遇酚酞变色异常现象的探究

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４ 　

化学教学　

２ ０年 ，第 ｌ期　 ０４ １

自来水遇酚酞变色异常现象的探究　

何懿雯　

（ 华东师范大学化学系Ｏ级硕士生，上海 ３ ２０６） ００２ 　

摘要：本文由实验中遇到的异常现象『…展开，通过三个假 砹和人量探究性实验 ，试图找 …自来水加入酚酞沸　 Ｊ ｌ 腾后呈现红色的 原因 。利用分析和逻辑推理 ，作者对实验现象进行层层剖析 ｔ最 后得 到了一个 比较合理的结　

论。 　

关键词：异常现象：实验探究　

文章编号：１０ —６２ （０４ １ －００ —０　 ０ ５ ６９ ２０ ） １ ０４ ３

中图分类号 ：６ ３　 ６３

文献标识码 ：Ｂ 　

０ 　

∞ 　 ｃｏｏ　

舯 　

０ 　

。 　

假设１ ：自来水水源 以及加工过程中引入的化学　

物质与酚酞结合 ，造成 了实验 的异常现象 。 　

验证实验一： 　

取 自米水（ 上海市区水样） 、去离子水（ 实验室专　

用 电解去离子水） 、饮用纯净水（ 反渗透水） 、冷开水　

ｎｏ

砖 ａ　 　 ｕ№ ≈　

水样 编　

（ 煮沸后密封冷却 了一夜） 、农犬 山泉（ 饮用天然水） 、 　

雀巢飘蓝优质饮 用水（ 泉水） 品注入试管 ，分别　 矿 样

滴加酚酞试液２ 滴。加热至沸腾 ，保持沸腾状态一分　 钟后观察现象 ，现象记录如下 ： 　

样　 名称　

滴加 酚酞 的现象　

加 热后的 现象　

ｌ 　 ２ 　 ３ 　

自来水　 去离子水　 饮Ｈ 纯净水　 ｊ 冷７水　 Ｆ 农夫ｌ泉　 【 １

无色透明　 无色透明 　 无色透明　

水溶液呈现粉红色　 无明显变化　 无明显变化　

０ 　

Ｎａ 　 ０ ∞ 　

…

一

￣Ｏ Ｎ ＮＨ ａ ｛０ ａ　０ 　 一Ｈ 　

∞ 　

０ 　

４ 　 ５ 　 ６ 　

水溶液呈现粉红色　红色加深　 无色透明　 水溶液呈现浅粉红色 　 水溶液呈现浅粉红色 　

雀巢飘蓝优质饮用水　 无色透明　

汪： 这里所 用 ｆ酚 酞试剂 Ｉ酚酞 的酒精 溶 液加 实 验室 专用去 离子水 调　 内 ｈ

制 而成　

由于冷开水 、农夫 山泉和飘蓝水 中都或多或少　

含有各种离子及其它化学物质 ，而去离子水和饮用　 纯净水中则没有这些物质 的干扰 ，因而可以断定 ， 　

自来水和其它非纯水 中的杂质是造成酚酞变色现象　 的主要原因。 　

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２０年 ，第 １期　 ０４ １

实验与创新思维　

５ 　

验 证 实验　 ： 　

构并没有遭 到破坏 。使 自来水溶液加热后显红色的　

很可能仍足醌式结构，即假设无法得到验证 。 　 可 以想象 ，显示 红色 的醌式结构在一周 内逐渐　 向内酯式发生转变 。基于 以上实验和推 理，笔者提　

出第：个假设。

　 　

为了找山 口来水 巾究竟哪种物质引起 了变 色异　 常现象，笔者根据 自来水水源污染现状分析… 　、水　

处理过程 中所添加 的化 学试剂　 、矿泉水含有 的天　 ”

然物质　以及 臼来水水质分析　四个角度 比较收集 了 　 自来水中可能含有 的无机 、有机分子 和离子，并选　 取 了含最相对 比较高的几种化学物质进行试验 。实　

验　 选用 了浓度范 罔在０ ０ｍｏ／和０ ｌ Ｆ 之州　 二 ．１ ｌ Ｏ Ｌ ． ｍｏ Ｌ Ｏ

的 Ｎ Ｃ 、 Ｋ １ Ｃ Ｃ２ ａ １ Ｃ 、 ａ １、Ｍｇ １、 Ｆ Ｃ 、 Ｓ （ ，２ Ｃ２ ｅ ｈ ｒＮＯ ）、 ￣ 　

Ｎａ Ｏ 、 Ｎ ￣ Ｏ ＨＣ ． ￣ ａＣ 　 ＮＨ ＨＣ 　 Ｃ ｈ Ｎ Ｎ ￣ ４ Ｏ ＨＣ 、 ａ Ｏ， 、 　

假设２ 自来水加 热后 ，ｐ 值发生 了变化 ，使　 ： Ｈ

酚 酞显 也 。 　

验 汪实验三： 　 １ ． ｍｏ Ｌ ａ Ｈ ． ０ ｌ ￣Ｎ Ｏ 溶液测定酚酞试剂的变色　 用Ｏ ４ ｆ

范 围　 向１０ 烧 杯 内加纯净 水ｌ０ ． ，用雷磁　 ０ｍＬ Ｏ ｍＩ 左右

ＮＮ 　 ａ Ｏ 水溶 液 ，对 其 加 热前 后 的 显色 情 况进 行 观　

察 。（ ：所有试样均用 实验窒　 用取离子水调制 。 注 　

以下类 同。） 　

ｐ Ｓ ２数 显 ｐ － 测 定 ２＂ Ｈ 一５ Ｈ［ ￣ － ５ Ｃ时 其 ｐ 值 ，ｐ 值 为　 Ｈ Ｈ ７０ ． 。滴 Ｊ Ｎ Ｏ ｏ Ｊ ａ Ｈ后ｐ 值 增大 ，ｐ ＝ ．时可 观察到　 Ｈ Ｈ Ｈ７ ９

极 浅的 红色 。 　

除ＴＮ Ｈ Ｏ 、Ｎ ， Ｏ｛ ａＣ ３ ￣ ： ｚ 溶液 由丁旱碱性而遇酚　 Ｃ 酞显红色外 ，其余的试 样滴加酚酞后都为无色 ，加　

热沸腾一段 时问也不显色 。其 巾，前＾项为天然水　

２ 试 白米水 、雀巢飘 蓝优质饮用水和纯净水　 　０

水样编　

１ 　 ３ 　

样． 　名称　

自 水　 水 饮用纯 净水　 雀巢飘篮优 质饮用 水 　

Ｊｌ Ｊ热前的ｐ 　 ｌ Ｈ

７３ ．　 ｏ ７０ ．　 ０ ７１　 ． ７

加热后的ｐｉ ｌ 　

８９　 　６ ７０ ．　 ０ ８９ ．　 ８

中或 自来水所含 的主要金属离子 ，而其 实验结果　 支持金属离子与酚酞结合显色的假设 。 　

其 次 ，从实 验 一可 以看 出 ，农 大 山　 用天 然　

６ 　

水） 和雀巢飘蓝优质饮用水有精与 白米水相同的实验　 现象 。可以断定 ，这两种饮用水 巾有肴与 臼米水相　

同的活性成分，使酚酞显色异常 。然而 ，这两种品　 牌 的饮用水都足经过 国家质景监 督检验检疫局批准　 的合格商品，其有害物质含景 都为痕最级 。冈此 ， 　

注：样品加热至沸、保持沸腾一分钏后密闭冷却到２ ℃测　 　 ５

试ｐ 伉。以 类同。 Ｈ 　 　

加热前后的ｐ 值 。 Ｈ 　 可 见，自来水加

热变色原因无他，正是由于加　

热后ｐ 值上 升，落 到了酚酞 的变 色范围之内，则假　 Ｈ

设２ 足合 理 的 。 　

诸如余氯（ 次氯酸盐、氯仿 、四氯化碳等） 、氧化性　 杂质（ 亚硝酸盐 、苯酚 、臭氧 、 醛等） 　 、重 金属离　

子（ 铜离子等） 以及污染物质（ 磷酸盐与硝酸盐） 与酚酞　

那 么ｐ 值 上升 的原冈｛ 在 ？从实验 三不难推　 Ｈ － ， － ］ －

断 ，自来水中某些成分影 响了水的电离平衡 ，加热　 后使得Ｏ 一 Ｈ 离子浓度增大 ，碱性增强。根据实验二的　 结果和上述所有分析，笔者推出了第三个假设 。 　 假设３ 自来水 巾的某些弱酸根在加热条件下发　 ：

结合 ，造成变色异常的可能性都可 以排除在外 ，这　 也是笔者没有选用次氯酸盐等进 行实验 的根据 。 　

一

项重要的实验发现足 ，将开水煮沸 后密 闭冷　

却过夜 ，第■天滴加酚酞可立 即变色 ，可是 ，密闭　

放 置一周后，滴加酚酞却　 显色 。如 果将该 水再加　

热 ，则又 显永 山红 色 。 　

生 了水解ｊ 衡移动 ，使溶液的ｐ 值上升。 　 Ｈ 　

验证实验四： 　

将０ ２ ｇ ａ Ｃ ３ ． ５　 Ｈ Ｏ 溶予１０ｍＬ ０ Ｎ ０ ０ 水中，再取２ Ｉ 翮ｆ稀　 Ｌ

事实上 ，验证 实验一 巾所有加热后变色的溶液　

（ 冷开水、农大山泉、雀巢飘蓝优质 饮用水） 冷却后　

释４ 倍。此 时的浓度 大约 为０ ｍｍｏＬ ． ３ ］ 。测其加热前　 ／

后的ｐ 值 。 Ｈ 　

试样　 浓度　 期热　 Ｉ 加热后滴加　 ｐ 似　加热后ｐ 值　 盼酞的现象　 Ｈ Ｈ

７ｏ ．　 ９ 呈现极浅的　

粉 红色　

都像 臼来水一样，保持粉 红或 者浅粉 红色，短时　

不会褪 色。可是放置一刷左 右后，红色都先后褪去　 了。如果再次加热，则红色仍然会 出现。而且加热　 变红 后如 果 向溶 液里 滴 加 酸（ 盐酸） ，红色 立 即褪　 去。再 向这些溶液里再淌加碱液（ ａ Ｈ Ｎ Ｏ 水溶液） ，试　

Ｎａ Ｃ ￣ ． Ｈ Ｏ 　０３ ｍｍｏ／　 ｌ Ｌ

，

７０　 ． Ｏ

溶液　

一　 矗

事实上 ，硬 水 中碳酸 盐的浓度 要大子这个数　

液能重新变为红色ｆ 实验－ ） － 。由此推断 ，酚 酞的结　

值 ，如果假设硬度全部 由碳 酸盐决定 ，则硬度等 于　

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６ 　

化学教学　

２０ 年，第ｌ期　 ０４ ｌ

８ Ｐ 时，Ｎ Ｈ Ｏ 溶液 的浓度可达２ ４ ＧＧ ａＣ ３ ． ｍｍｏ／。而　 ４ ｌ Ｌ

这个浓 度 下　

ＨＣＯ￣ Ｈ ０ Ｆ ＋ ２； 　

．

因此，加热后水解平衡 向右移动　

（ Ｏ） ＋ ３　 　 Ｈ Ｏ ＋ ２ ； 　ＨＣ ３Ｏ 一 Ｃ ３ Ｈ０ 产 　 ｃ ； Ｈ Ｏ 产 ２Ｏ ＋ Ｈ　 Ｈ

Ｃ ￣Ｏ Ｋ ． 　 １ －２ ＂） ２ Ｏ ＋ Ｈ— ＝２ ８ 　 ￣ ５ 　 ３ Ｘ ０（ Ｃ

平衡２ 　

根 据　‘ 可得 ，２ ４ 算 ． ｍｍｏ Ｌ ａ Ｃ ｓ 液　 ４ ｌ 的Ｎ Ｈ Ｏ 溶 ／

ｐ 值 为１． ， 已经落在 酚酞 变色 范 围之 内 了。因 Ｈ Ｏ９ ７ 　

此外，由于水 中的化学成分都在微量级 以下， 　 极少量 的Ｃ 　 Ｏ 气体 不会形成气 泡逸 出，因此加热沸　 腾后 ， 自来水溶液 中存在着 另一个平衡 ，即二氧化　

碳气体 的溶解平衡。 　 ’ 　

此，要证 明弱酸根 离子水解平衡移 动的影响，须用　

酸调节ｐ 值 ，本实验采用１： ５ Ｈ １ 的盐酸。 　

试　

浓度　 ｐ 值　 Ｈ

Ｃ ２ Ｏ（ 溶解态） 　 ；

样　 Ｎ Ｈ Ｏ 溶液　 ａＣ ３

４６ ． ｍｍｏ／￣ 右　 ４ ｌ Ｌ ｌ． 　 １６ ２

Ｃ ： Ｏ　

平衡３ 　

沸腾时 ，水 中溶解 态的Ｃ 　 Ｏ 气体减 少，致使平　 衡１ 向右移动 ，从而促使 了水解平衡２ 的移动。并且　

在温 度 下 降后 ， 由于Ｃ）气体 无 法 迅速 地 重 新溶　 （ ２

（７ｐ ｍ） ３５ｐ 　 ６７ 。． ８ 无气泡生威　

用酸调后的ｐ 值及现象　７ ６ Ｈ ．。 ２ 无气泡生成　

滴加酚酞观察到的现象　 溶液呈无色　 加热后的ｐ 值　 Ｈ ９５ 。　 ３ 观察到的现象　 溶液呈深粉红色　

溶液呈无色　 ９１　 ．Ｏ 溶液呈粉红色　

解 ，使平衡无法立 即恢复 ，ｐ 值则保持在一个较高　 Ｈ 的水　 上 。随着 时间 的推 移 ，分布在 水中的Ｃ 　 Ｏ 重　

我们发现 ，溶液加热前后ｐ 值的跨度 比自来水　 Ｈ

稍大 ，滴加酚酞后 相应 的红色 也更深 。这是 由于我　 们 选 用 了浓 度 略 高 （． ｍｍｏ／而言 ） ａ Ｃ ． ２４ ４ ｌ Ｌ 的Ｎ Ｈ Ｏ 溶　 ￣

新变 为溶解态 的Ｃ ： Ｏ ，此时三 个平衡都基本恢 复到　

了最初 的状态 ，由此我们 可以解释一周后 向冷 开水　

中滴加酚酞试剂不再变红的事实。 　

参考文献： 　

【】 １ 馈闻水资料ｈ ｔ：／ ｗ ．ｏ ｎ ｉｏ ｒｎ．Ｏ１ ｋ　 ｔｐ／ｗ ｗ ｒｏ ｇｆ ｏ ｌｇＣＯ ｈ ／ ｌ ．

Ｔ ｃｈ ｈｔ 　 ｏ 。 ｍ。

液 ，但是得到 的实验 结果 已经 可以对现象给予 比较　

满意的解释了。 　 结论　

自来水加热后使酚酞试剂变红，并非由于水中 　 的杂质 与酚酞结合形成 了复杂 的红色物质 ，而是 由 　 于水中存在的弱电解质受热后水解　 衡发生移动， Ｆ 　

使溶液的Ｐ 值升高 ，而其来源最可能为碳酸盐 。由 Ｈ 　 于上海地区的 自 来水为硬水，其硬度为８ Ｕ４ Ｐ 之　 ￣ １Ｇ Ｇ

【 】张密． ２ 水、水环境和人类健康 ｈ ｔ： ／ｗ ．ｚ ｐｏ ｇ ｔ ｐ／ｗｗ Ｓ ｋ． ｒ． 　

ｃ／

ｏ ｉｉｎｚ ｏ ２０— ２ １ｈｍ ｎ ｋ ｊ ｊ ａ ｇ ｕ ／ ０ ２ １． 。 ｔ 。 　

【】 ３ 周丽君 ，刘崴，李 滨． 捷 饮用水与人体健康　

ｈ ｔ ： Ｉ ｔ ｚ Ｓ ｏ ｕ ｎ ｔ ｊ ｋ ／ ｚ ｙ ｑ ｊ ８ ８ ９ ｈｍ ｔｐ／ ｓｑ． ｔｄ ． ｅ／ ｙｙ ｑ ｊ／ｚ ｙ／ —． ｔ． 　

【】 ４ 徐方． 矿泉水的健康 效应及微生物控制　

Ｈ ｔ ： ／ ｗ ． ｎ ｈ ｑ ｃ ｍ ｘ　ｎ ｇ ａ ／ ９ ｈ ｍ　 ｔ ｐ／ｗｗ １ｘｋ ．ｏ ／ ｉ ｇ ｕｎ ｇ． ｔ ． ａ

间 ，水 中有相当含量的碳酸盐或碳酸氢盐。碳 酸盐　

水解后形成碳酸 ，而碳酸又极不稳定 ，可以分解成　 二氧化碳和水。 　 Ｈ Ｃ ３； ＝＝Ｃ ２Ｈ ０ ２Ｏ ；苎 Ｏ ＋ ２ 　 ＝苎

：：：： ：：：： ：：： 　

【 】黄业茹 ，施 均慧． 用水中挥发性有机物 （Ｏ ｓ的Ｇ — ５ 饮 ＶＣ） Ｃ　 Ｍ 分析 【 ｓ Ｊ】，分析测试技术与仪 器，第５ 卷第ｌ 期，１９ ，３ ９３ ． 　

平衡１ 　

：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：： ：：：Ｉ －：：Ｉ －：：： 　 ：：

（ 上接第８ 　 页）

１ ０ ０ ａ ，水蒸气的影 响忽略不计 ，锌的摩尔质　 ． ￣１　 ） １ Ｐ

（） ３ｂ、ａ 。 、ｃ　

量的计算式为（ 含Ｗ、Ｖ ，不必化简） ： 　

Ｍ㈨ ＝（ ＝　 ＝ ）　 。

（）较好：防．气体冷却时发生倒吸现象。 ４ｂ Ｉ 匕 　 （） ５慢慢地将量筒下移。 　

（） ６ 　 一 　 ｇ． ｌ　 ｍ０ ｔ —

Ｖ× １ 。× ２ ３ ０。 ７ 　 ’

参 考答 案　

（） １将导管 的出 口浸 入水槽 的水 中，手握住试　

管，有气泡从导管 口逸 出，放开手后 ，有少量进入　 导管，表明装置不漏气。 　

（ 向试管 中加入足量稀硫酸后 ，将试管斜放， ２ ） 　

参考文献 ： 　

【】 １ 许颖如－在 高中 学实验 中 养学生探究能力的几条　 化 培

重要途径 【 】 Ｊ 、化学教学．２０ （） —６ ０４ ５ ：４ ． 　

【 】 锦军．对 “ ２ 施 确定 乙醇结构式”实验的改进 【 】 化　 Ｊ

．

再把锌 片放在试管 内壁上，塞紧胶塞 ，慢慢 地直立　

试管，使锌片沿试管 内壁滑下，与稀硫酸接触

。　

学教学． ２０ （ ：６ ０３５ ． ）