碘钟反应的原理、实验步骤及注意事项
碘钟反应的原理、实验步骤及注意事项
碘钟反应是一种经典的化学振荡反应，其独特的颜色变化现象使其成为化学教学和实验演示中的经典案例。本文将详细介绍碘钟反应的原理、实验步骤以及注意事项，帮助读者更好地理解和掌握这一有趣的化学现象。
碘钟反应是一种化学振荡反应，其原理在于化学动力学，于1886年由瑞士化学家Hans Heinrich Landolt发现。在该反应中，两种或三种无色液体混合后，几秒钟内会变成碘蓝色。反应通过不同途径实现，其中一种方法是向硫酸酸化的过氧化氢溶液中加入碘酸钾、硫代硫酸钠和淀粉的混合溶液。
反应包含两个主要过程，化学方程式如下：
H2O2(aq)+3I−(aq)+2H+→I3−+2H2O
I3−(aq)+2S2O32−(aq)→3I−(aq)+S4O62−(aq)
为了演示碘钟反应，需要准备以下药品：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。
配置甲溶液：量取97mL29%的过氧化氢溶液，转移至250mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，得到3.6mol/L过氧化氢溶液。
配置乙溶液：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沸水中。将三者转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，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。
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。转移至250mL容量瓶中，稀释至刻度，得到0.2mol/L碘酸钾和0.08mol/L硫酸的混合溶液。
将甲、乙、丙三组溶液等体积混合于锥形瓶中，这混合溶液分别含有过氧化氢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，接着又称琥珀色逐渐加深，蓝紫色又反复出现，几秒后又消失，这种振荡反应称为“碘钟反应”。振荡周期约为8秒，反复振荡能持续10多分钟。
碘钟反应速率与温度相关。丙溶液会随室温降低而析出碘酸钾晶体，微热又溶解。甲溶液不宜放置太久，否则过氧化氢分解失效，导致实验失败。不可随意更改药品用量。