碘化钾氧化变质及碘-淀粉显色的全新系列实验和解释
1 关于变质KI的性质实验
[实验1]用酚酞溶液,或用pH试纸测得变质(发黄)后的KI溶液不显碱性(哪怕是弱碱性)。
[实验2]在6支试管里分别加入10 mL蒸馏水和2滴KI溶液,1号试管作对比,从2号试管开始,依次滴加1、2、3、4、5滴稀盐酸将溶液酸化,再分别加入几滴淀粉溶液,对比可以观察到KI在酸性条件下迅速被空气氧化成I2使淀粉变蓝的现象(酸性越强,溶液出现蓝色越快;没有酸化的1号试管颜色不变)。
[实验3]取被氧化变质的浅橙黄色的KI溶液,加入1～2 mL CCl4充分振荡,CCl4层仍为无色。即CCl4无力(不能)萃取溶解在KI溶液中的单质I2。
[实验4]在碘水中加入CCl4振荡,萃取I2以后的CCl4层呈紫红色,当加入KI溶液,KI会萃取CCl4中的I2而使KI溶液层(上层)呈现橙黄色,CCl4层的紫色褪去。
2 碘与淀粉的显色实验
[实验5]在饱和碘水中加入淀粉溶液,或在淀粉溶液中加入饱和碘水,溶液均显深深的蓝色。即使把饱和碘水稀释10倍、20倍后再加入淀粉溶液中,显蓝色的现象仍然很明显。
[实验6]在稀的I2的酒精溶液中,加入淀粉溶液,溶液仅显浅淡的紫色(不显蓝色)。如果向少量I2-淀粉的蓝色溶液中逐滴加入酒精,可以观察到蓝色逐渐减褪变为浅紫色的过程;倘若继续滴加过量酒精,碘-淀粉的蓝色完全褪成无色。
[实验7]在I2的KI溶液中,加入淀粉溶液,溶液呈紫色(不显蓝色)。向碘-淀粉的蓝色溶液加入KI,随着KI量的增多,溶液会出现蓝色变为纯正紫色的过程。
3 几点全新认识
(1)实验1～4证明:KI在空气中氧化变质的实质是KI在日光、水、氧气和酸性条件(来自空气中的CO2,SO2)下发生的光化学反应:
4I-+O2+4H3O+日光2I2+6H2O
或4I-+O2+4H+日光2I2+2H2O
不少实验者认为KI在空气中氧化变质是生成了KOH,实验者大多错误地用了如下的表达式:4KI+O2+2H2O=4KOH+I2,违背了I2与碱不能共存的化学反应原
理。
(2)实验5～7说明:碘酒和I2-KI溶液不宜作为检验淀粉的灵敏试剂。
①在不同条件下碘遇淀粉所呈现的颜色是不同的:I2-KI溶液中碘以KI3(I-3)存在,I-3与淀粉溶液呈现紫色。I2与淀粉相互检验时,如果有醇存在,会大大降低相互检验的灵敏度。当乙醇的浓度大于50%时,I2与淀粉将不显色,已经是显蓝色的,蓝色也会褪去成无色。可见,只有纯的碘水遇淀粉才能观察到纯正的蓝色。
②高一化学教材(人教社2003年版)第73页有注:“碘在纯水中溶解度很小,因此常把碘溶解在碘化钾溶液中,可以看到淀粉遇碘呈现出特殊的蓝色。”实验7有力地证明了I2在KI溶液中主要以I-3存在,淀粉遇I-3,溶液呈紫色而不是蓝色。
③高二化学教材(人教社2003年版)第215页学生实验“用小刀切一片马铃薯,在上面滴一滴稀碘酒溶液,观察实验现象”。事实上,在一般碘酒中,I2仅为2%～5%,绝大多数是乙醇,实验6证明,在马铃薯切片上滴加碘酒实际观察不到预期的蓝色,而是仅显浅淡的紫色。
④2004年全国理综第28题电解KI溶液生成的I2实际是以I-3存在。尽管I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,但是在这里是KI溶液。实际情况是I2在KI溶液中的分配能力远远大于在CCl4中的分配能力。所以最终结果只能是KI溶液萃取CCl4中的I2,而不可能是CCl4去萃取KI溶液中的I2。所以,该题和该题所提供的答案“绝大部分I2都转移都CCl4中”是错误的。
碘化钾氧化变质及碘-淀粉显色的全新系列实验和解释
