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碘钟反应

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碘钟反应

碘钟反应(Iodine clock reaction)是一种化学振荡反应,其体现了化学动力学的原理。它于1886年被瑞士化学家Hans Heinrich Landolt发现。在碘钟反应中,两种(或三种)无色的液体被混合在一起,并在几秒钟后变成碘蓝色。碘钟反应可以通过不同的途径实现。

过氧化氢型碘钟[编辑]

硫酸酸化的过氧化氢溶液中加入碘化钾硫代硫酸钠淀粉的混合溶液。此时在体系中存在两个主要反应,化学方程式为:

H2O2(aq)+3I(aq)+2H+→ I3+2H2O

I3(aq)+2S2O32−(aq) → 3I(aq)+S4O62−(aq)

碘酸盐型碘钟[编辑]

向用硫酸酸化的碘酸盐中加入亚硫酸氢钠(以及少量淀粉溶液),此时体系中出现如下反应:

IO3 (aq) + 3HSO3 (aq) → I (aq) + 3HSO4(aq)

然后过量的碘酸根离子与碘离子发生归中反应

IO3 (aq) + 5I (aq) + 6H+ (aq) → 3I2 + 3H2O (l)

接着亚硫酸氢钠将生成的碘还原:

I2 (aq) + HSO3 (aq) + H2O (l) → 2I (aq) + HSO4(aq) + 2H+ (aq)

过硫酸盐型碘钟[编辑]

通过过硫酸钾过硫酸钠过硫酸铵将碘离子氧化成碘单质。加入硫代硫酸钠可以将碘单质还原回碘离子。化学方程式如下:

2I(aq) + S2O82−(aq) → I2 (aq)+ 2SO42−(aq)

I2 (aq) + 2S2O32−(aq) → 2I(aq) + S4O62−(aq)

氯酸盐型碘钟[编辑]

卢戈氏碘液氯酸钠高氯酸混合,化学方程式如下:

I3 → I + I2

ClO3 + I + 2H+HIO +HClO2

ClO3 + HIO + H+HIO2 + HClO2

ClO3 + HIO2 → IO3 + HClO2

一个简单的碘钟实验[编辑]

下面介绍一个简单的碘钟实验[1]

实验药品[编辑]

29%过氧化氢溶液、丙二酸硫酸锰、可溶性淀粉、碘酸钾、2mol/L硫酸

实验步骤[编辑]

  1. 配置甲溶液:量取97mL29%的过氧化氢溶液,转移入250mL容量瓶里,用蒸馏水稀释到刻度,得3.6mol/L过氧化氢溶液。
  2. 配置乙溶液:分别称取3.9g丙二酸和0.76g硫酸锰,分别溶于适量水中。另称取0.075g可溶性淀粉,溶于50mL左右沸水中。把三者转移入250mL容量瓶里,稀释到刻度,得到含0.15mol/L丙二酸、0.02mol/L硫酸锰、和0.03%淀粉的混合溶液。
  3. 配置丙溶液:称取10.75g碘酸钾溶于适量热水中,再加入20mL2mol/L硫酸溶液酸化。转移入250mL容量瓶里,稀释到刻度,得到0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
  4. 将甲、乙、丙三组溶液以等体积混合在锥形瓶中,这混合溶液分别含过氧化氢1.2mol/L、丙二酸0.05mol/L、硫酸锰0.0067mol/L、碘酸钾0.067mol/L、淀粉0.01%。混合后,反应液由无色变为蓝紫色,几秒后褪为无色,接着又称琥珀色变逐渐加深,蓝紫色又反复出现,几秒后又消失,这样周而复始地呈周期性变化。这种振荡反应,又叫“碘钟反应”。振荡周期约为8秒,反复振荡能持续10多分钟。

注意事项[编辑]

  1. 碘钟反应速率与温度有关
  2. 丙溶液会随室温降低,碘酸钾以晶体析出,微热又溶解。甲溶液不宜放置太久,否则过氧化氢分解失效而导致实验失败。
  3. 不可随意更改药品用量

参考资料[编辑]

  1. ^ 《中学化学实验大全》. : 431~432. ISBN 7-5320-3471-2 (简体中文).