赵秋玲 李 颖
摘要 通过一系列实验证明，浓硝酸对石蕊显色反应后的褪色现象，就其反应本质而言仍然是一种氧化还原反应。至于浓硝酸对石蕊发生硝化反应的说法，至今还缺少确凿的事实依据和有公信力的理论支撑。
关键词 浓硝酸 紫色石蕊 硝化反应 氧化反应
《化学教育》2006年第1期第61页，刊有实验者的《硝酸与石蕊试液反应本质的质疑》一文，笔者重复了实验者的实验过程和全部实验内容，对浓硝酸与石蕊试液的反应本质，发现实验者质疑的不少问题与事实不符，本文旨在希望对浓硝酸与石蕊试液的反应本质能有进一步探讨。
1 质疑者质疑的事实不“实”，现象不“真”
实验是最高法庭。下面再重现实验者的实验，去考察那些值得探讨的问题。
（1）在室温条件下把紫色石蕊试液滴入浓硝酸中，溶液的颜色会变红，但不会由红色“变为橙色，最后变为黄绿色”，更不会“伴随有大量红棕色气体产生”。
（2）无论是在“冰盐水冷却至0℃”，还是在室温（20℃）条件下，在5 mL浓硝酸中加入1 mL（约20滴）饱和紫色石蕊试液，反应都十分平静，以下3点现象很值得注意：
①溶液温度仅会升高14℃～15℃，远没有“沸腾”的现象发生；
②不仅没有观察到，也没有嗅到有NO2气体，更不用说“有大量红棕色NO2气体产生”；
③溶液确实呈红色(但远不是深红)，长时间放置，红色会明显减褪。
（3）用水溶液把实验（2）维持在50℃～60℃(远高于28℃)的条件下做同样的实验，实验结果几乎完全相同，仅有的差别就是溶液的红色会逐渐减褪成浅棕色。
（4）无论是在0℃，或是在28℃(原文表2)的条件下，在试管中注入2 mL～3 mL浓HNO3，滴入2～3滴石蕊试液，振荡溶液显红色；当加入约1 mL浓H2SO4(所谓催化剂)之后，可见红色逐渐减褪，30 min之内将褪成无色溶液，观察不到原文表2所陈述的有“溶液由深红色→橙色→黄绿色，有红棕色气体放出”的现象发生。
（5）试管中注入几毫升浓H2SO4，加入几滴紫色石蕊试液，可见溶液的颜色会由红→浅红→棕黄→浅棕，经数小时后褪成无色；如果实验是在加热的条件下进行，上述的褪色过程将会在加热不到1 min之内完成。
综上所述，原文实验者提供的实验:“室温条件下，浓硝酸与石蕊试液作用时，会放出大量的热，并使溶液沸腾”，属事实不“实”；在浓硝酸中滴加1滴石蕊试液，溶液变红，“深红色→橙色→黄绿色，并伴有大量红棕色气体逸出”，这当属现象不“真”；在浓硫酸中滴加1滴石蕊试液，溶液变红色，当然看不到“红棕色气体产生”，这种实验于实验者“质疑”无补。因此，我们有理由质疑，原文实验者质疑的问题是不能成立的。
2 关于石蕊的成分
就石蕊的化学成分而言，下列资料可供读者参考：
《化学词典》（顾翼东主编，上海辞书出版社1989年版）第174页：其主要成分为C9H10O5N和C13H22O6。市售的石蕊仅含4％～5％的有效成分，其余皆为填充剂。
全日制十年制学校初中化学全一册《教学参考书》第293页（人民教育出版社1981年版）：石蕊是从地衣类植物提取出的蓝色色素。石蕊中含石蕊精（C7H7O4N）、红粉苔酸等。
《新华词典》（2001年版）第891页：石蕊是地衣的一种。呈叶状或鳞片状，一般为灰白色或灰绿色。
成都市金山化学试剂厂生产的分析纯石蕊试剂商标上有注：“分子式—Litmus（英译为石蕊），分子量：3300”。
可见，石蕊的化学成分复杂，本身是一种酸性物质的混合物，它仅作为一种实用性的酸碱指示剂，很难用一个固定的化学式（或分子式C7H7O4N）来表示它的化学成分，更难说它的成分中有主导其化学性质的苯环结构存在。
原文曾引用曾昭琼主编的《有机化学》上册157～158页关于在硝化反应中硝鎓离子（NO+2）作为亲电试剂对苯环的作用。不过笔者注意到，文献在这里特别强调的是“单环芳烃”的硝化反应，对于像C7H7O4N这样的分子结构中，它既不是烃，也不是芳烃，更不是单环芳烃类物质，可见原文对浓硝酸与石蕊在发生酸色反应之后继而发生硝化反应的结论性认识还缺少慎密的理论支撑，是有失公允的。
3 对浓硝酸与石蕊反应本质一文的几点认识
对浓硝酸与石蕊显酸色反应后的褪色反应的本质，原文实验者的基本结论是“主要发生的是硝化反应，而发生氧化还原反应的可能性很小”。笔者认为这种看法欠妥，原因如下：
（1）科学上的任何结论有2点是必须把握的，一是事实可靠，二是有符合逻辑的理论支撑。很明显，原文实验者的实验有误，实验事实不实，实验现象不真。例如，不存在“黄绿色物质”、“大量的红棕色气体”及“溶液沸腾”等重要现象。由此导致的结论错误是必然的。
（2）石蕊指示剂的用量，通常是在几毫升的浓HNO3中加1～2滴，或2～3滴石蕊试液，而按原文表1，实验者所提供石蕊试液仅此“1滴”，竟会使溶液沸腾，就凭直觉这是可能的吗？即令这1滴石蕊液中的溶质（石蕊）全部都用于发生硝化反应后的硝酸分解，会有如此显量的红棕色NO2气体产生？这也是不可思议的。
再有，HClO4是最强的酸；无水的浓度大于72.4％的HClO4，有很强的氧化性；但是在72.4％以下的HClO4就没有氧化性。可见70％的HClO4不能氧化石蕊（使石蕊褪色）是有理论依据的。
(3)原文实验者引文“硝酸因电离产生的硝鎓离子(NO+2)作为亲电试剂可使许多有机物发生硝化反应”，可别忘了硝鎓离子(NO+2)发生硝化反应的对象几乎仅适合于单环芳烃，根据原文作者提供的石蕊精（C7H7NO4）本身，既不是烃，也不是芳烃，更不是单环，何以硝化？况且石蕊作为一种天然酸碱指示剂，它的成分复杂，不仅有石蕊精，还有C9H10O5N，C13H22O6等成分。可见石蕊被浓硝酸硝化还缺乏文献依据和严谨的理论支撑。
(4)过去认为浓硝酸与石蕊的褪色反应本质是发生了氧化还原反应，即石蕊被浓硝酸氧化。笔者认为，这种传统认识至今还没有确凿的事实可以否定它的正确性。
衷心感谢重庆巴蜀中学刘怀乐老师对本文的指导、审阅。
参考文献
［1］ 顾翼东主编.化学词典.上海：上海辞书出版社，1989:174
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