實驗儀器
玻璃棒、燒杯、量筒。
實驗藥品
29%過氧化氫溶液、丙二酸、硫酸錳、可溶性澱粉、碘酸鉀、1mol/L硫酸 。
實驗步驟
1.配置甲溶液:量取97mL29%的過氧化氫溶液,轉移入250mL容量瓶里,用蒸餾水稀釋到刻度,得3.6mol/L過氧化氫溶液。
2.配置乙溶液:分別稱取3.9g丙二酸和0.76g硫酸錳,分別溶於適量水中。另稱取0.075g可溶性澱粉,溶於50mL左右沸水中。把三者轉移入250mL容量瓶里,稀釋到刻度,得到含0.15mol/L丙二酸、0.02mol/L硫酸錳、和0.03%澱粉的混合溶液。
3.配置丙溶液:稱取10.75g碘酸鉀溶於適量熱水中,再加入20mL1mol/L硫酸溶液酸化。轉移入250mL容量瓶里,稀釋到刻度,得到0.2mol/L碘酸鉀和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
4.將甲、乙、丙三組溶液以等體積混合在錐形瓶中,此混合溶液含過氧化氫1.2mol/L、丙二酸0.05mol/L、硫酸錳0.0067mol/L、碘酸鉀0.067mol/L、澱粉0.01%。
實驗現象
混合後,反應液由無色變為藍紫色,幾秒後褪為無色,接著又變成琥珀色便逐漸加深,藍紫色又反覆出現,幾秒後又消失,這樣周而復始地呈周期性變化。這種振盪反應,又叫“碘鍾反應”。振盪周期約為8秒,反覆振盪能持續10多分鐘 。
注意事項
1.碘鍾反應速率與溫度有關。
2.丙溶液會隨室溫降低,碘酸鉀以晶體析出,微熱又溶解。甲溶液不宜放置太久,否則過氧化氫分解失效而導致實驗失敗。
3.不可隨意更改藥品用量。
類似反應
過氧化氫型碘鍾
向硫酸酸化的過氧化氫溶液中加入碘化鉀、硫代硫酸鈉和澱粉的混合溶液。此時在體系中存在兩個主要反應,化學方程式為:
HO(aq)+3I (aq)+2H (aq)→I (aq)+2HO(l)
I (aq)+2SO (aq)→3I (aq)+SO (aq)
碘酸鹽型碘鍾
向用硫酸酸化的碘酸鹽中加入亞硫酸氫鈉(以及少量澱粉溶液),此時體系中出現如下反應:
IO (aq)+3HSO (aq)→I (aq)+3HSO (aq)
然後過量的碘酸根離子與碘離子發生歸中反應:
IO (aq)+5I (aq)+6H (aq)→3I+3HO(l)
接著亞硫酸氫鈉將生成的碘還原:
I(aq)+HSO (aq)+HO(l)→2I (aq)+HSO (aq)+2H (aq)
過硫酸鹽型碘鍾
通過過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨將碘離子氧化成碘單質。加入硫代硫酸鈉可以將碘單質還原回碘離子。化學方程式如下:
2I (aq)+SO (aq)→I(aq)+2SO (aq)
I(aq)+2SO (aq)→2I (aq)+SO (aq)
氯酸鹽型碘鍾
將盧戈氏碘液、氯酸鈉和高氯酸混合,化學方程式如下 :
I →I +I
ClO3 +I +2H →HIO+HClO
ClO +HIO+H →HIO+HClO
ClO +HIO→IO +HClO