二氧化硫漂白性的研究

李俊生

二氧化硫的漂白性是有关二氧化硫性质中比较重要而又经常考察的知识，从目前学生学习情况看，该重要的知识还有必要进一步系统化，对此研究如下。

1问题的提出

二氧化硫气体具有漂白性，特别是对品红溶液的漂白机理，对品红溶液漂白过程中实验现象的描述和解释，以及由此引出的二氧化硫漂白其他物质的问题，都是值得深入研究的，特别是二氧化硫气体对品红溶液的漂白过程中实验现象的描述以及解释更应该引起高度的重视。

2实验研究

首先分别取3～4 mL浓度为001%的品红溶液于2支试管中，再通过玻璃导管把二氧化硫通入装有品红溶液的2支试管中，通入时的方式分别为缓慢通入和正常通入，通入后震荡并观察，可以发现：

（1）非常缓慢通入二氧化硫时，品红溶液红色略有加深，随后红色逐渐变浅，最后退为无色；

（2）正常通入二氧化硫，品红溶液红色逐渐变浅，最后退为无色；

（3）退为无色的品红溶液再用酒精灯加热时，开始褪色不明显，当加热沸腾时又恢复为原来的红色。

事实证明，该实验的成功标志是当二氧化硫通入盛有品红溶液的试管里，片刻后，品红溶液的红色褪去，再加热褪色的溶液至沸腾，红色又恢复。然而，实验中由于各种原因也会出现下面的一些情况：①当二氧化硫通入品红溶液时，红色很久都不能褪去，或者完全不褪去；②当加热被二氧化硫漂白的品红溶液时，红色不恢复或者红色虽恢复了，但放在试管架上后红色很快就消失了。针对上面出现的这些情况，必须对二氧化硫漂白品红溶液的机理进行分析。

3二氧化硫漂白品红溶液机理的分析

品红是一种染色能力很强的物质，溶于水成深红色溶液，二氧化硫之所以对它有漂白作用，是由于二氧化硫溶于水成亚硫酸，亚硫酸直接跟品红的有色基团反应变成无色物质，整个过程的具体反应如下：

研究表明，这个反应是放热的，并且品红的发色基团是对醌式，当亚硫酸与其反应后，这个发色基团就被破坏了，生成了不稳定的无色物质。

4实验现象的理论分析

实验研究表明，二氧化硫使品红溶液褪色的实验中出现的现象有些是正常现象，也有些是客观存在的实验事实，更有些是失败的而有待于找到原因的实验现象，对这些问题分析如下。

41失败的而有待于找到原因的实验现象的分析

事实上，将二氧化硫通入品红溶液中，颜色不褪或者很久还不褪，是由于二氧化硫的量不足，或品红溶液的浓度太大，没有使品红分子的对醌式基团破坏完全。另一方面，当加热溶液时，可促进平衡向逆反应方向移动，这里所指的加热，前面的实验表明是要达到沸点，一般短时加热是不可能使红色恢复的，即使是短时加热至沸，红色恢复了，但由于溶液中尚溶有一定量的H2SO3，当停止加热时，水中残余的H2SO3又与品红反应，使红色消失。另外，实验也表明二氧化硫气体通入的方式也影响着实验现象。

42非常缓慢通入二氧化硫时，品红溶液红色略有加深的分析

一般认为，中学化学实验所用的品红溶液为酸性品红，在酸性品红的溶液中存在如下的化学平衡：

通过这个平衡看，显然溶液的pH大小影响着品红溶液红色的深浅。因此，当向品红溶液中通二氧化硫气体时，溶解在品红溶液中的二氧化硫会有如下平衡。

SO2+H2OH2SO3HSO-3+H+

显然，二氧化硫的通入会使得平衡向右移动，同时也会使得平衡向左移动。向右移动的结果是品红溶液的红色变浅，向左移动的结果是品红溶液的红色变深。而实验结果告诉我们，在浓度为001%的品红溶液中非常缓慢地通入二氧化硫时，平衡开始向左移动的结果是主要的；而后向右移动的结果是主要的，当以正常速率通二氧化硫气体于品红溶液中时情况正好相反，一开始就是向右移动的结果是主要的，而且一直持续到品红溶液褪为无色。上面的分析说明，二氧化硫漂白品红溶液的情况比较复杂。因此，为了保证该实验的顺利进行和成功，有必要研究该实验过程中需要注意的问题。

5二氧化硫漂白品红溶液需要注意的问题

理想的情况是在较短的时间内，二氧化硫漂白品红溶液，品红溶液的红色快速褪去，在加热时快速恢复红色。在课堂演示实验中不出现或少出现异常情况，要注意以下一些问题。

（1）因为二氧化硫易溶于水，常温常压时，1体积的水可溶解40体积的二氧化硫，所以要制取较多的二氧化硫使品红迅速褪色，应采用较干燥的亚硫酸钠晶体与浓硫酸反应。

（2）当二氧化硫气体使品红褪色后，应将导气管从褪色的溶液中抽出来，否则因二氧化硫的易溶性，将使褪色的溶液回流到产生二氧化硫气体的试管中来。

（3）为了节省演示时间，本实验用的品红溶液浓度不可太大，一般溶液浓度为001%～002%较适宜。

（4）要使褪色的溶液又恢复红色，并长时间不再消失，溶液加热到沸腾时间要达到1～2 min为宜。

6其他需要明确的问题

二氧化硫气体漂白品红溶液的实验教学表明，学生学习完这个实验后会问很多有关类似的实验问题，这时教师要准确判断学生问题的性质，在这个基础上因势利导培养学生分析问题和解决问题的能力。学生提出的常见问题如下。

61二氧化硫气体漂白品红溶液实验的改进问题

事实上，二氧化硫漂白性质的演示，不一定要使用品红溶液，用其他一些染料或有色花瓣也可以。比如：把红色鲜花先用冷水浸湿，用玻璃钟罩罩住，并在钟罩内燃烧硫磺，片刻后，红色鲜花被漂白，实验现象也比较明显。

62二氧化硫气体漂白的范围问题

教学中必须让学生明白，二氧化硫并不是对任何有色物质都有漂白作用，而且被漂白的物质也不一定在受热后能恢复原来的颜色。在这个问题上，教师必须以实验结论为准，避免出现科学性错误。而且也应该注意“有刺激性气味的气体使品红溶液褪色”，但是这个气体不一定是二氧化硫，事实上氨气也可以使品红溶液的红色褪去。

63二氧化硫气体的漂白本质和其他具有漂白性气体的区别的问题

比如氯气的漂白作用是它与水反应生成的次氯酸的强氧化性所至，次氯酸彻底破坏了有色物质的有色基团，且这个过程不是可逆的。而二氧化硫的漂白作用，则一般都是由于它与水反应生成亚硫酸，亚硫酸与有色物质相结合成不稳定的无色物质，这个过程是可逆的。实验研究结果表明，在2支试管分别注入5 mL 1%的石蕊溶液，然后分别通氯气和二氧化硫，发现加入前者先使紫色溶液变红，然后漂白，加入后者只使紫色溶液变红；再向这两支试管滴加2%的NaOH溶液，加入前者溶液无反应，加入后者溶液由红变紫再变蓝。这个实验从一个侧面证明了氯气和二氧化硫漂白物质的本质区别。