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摇摆实验一般叫做震荡反应,也叫时钟反应。如果你想知道的话,看看这个
〔实验〕配制三种溶液
A.102.5ml30%的双氧水溶液稀释至250ml
B.10.7gKIO3加10ml 2mol/l的硫酸,稀释至250ml
C.取0.075g淀粉溶于少量热水并加3.9g丙二酸和0.845g硫酸锰稀释至250ml
用三支量筒分别量取A、B、C各50ml,同时加入至洁净的250ml烧杯,用玻璃棒略搅拌后静置。你认为会出现什么样的现象呢?
让我暂停一下,来强调这种现象多么出乎意料。假设我们有两种分子,一种是“琥珀色”,一种是“蓝色”。由于分子的混乱运动,我们可以想象在给定瞬间有较多“琥珀色”位于容器某一区域,过一会儿,有较多“蓝色”聚集等等。这样,我们观察到的溶液呈现“黑或灰色”,有可能偶然而不规则闪现“琥珀色”或“蓝色”。但是,事实并非如此,在这里,系统开始完全无色,然后它突然把颜色改变为琥珀色,然后又改变为无色(相当短暂),迅速又改变为蓝色,溶液的颜色就在琥珀色与蓝色之间振荡,并且所有这些改变都以有规则的时间间隔发生,维持着一个恒定周期自动变化。
这个反应是1960年初期被发现的“别罗索夫-柴波廷斯基”反应,简称B-Z反应。相似的反应模式还有俄冈器、布鲁塞尔器,但要更复杂些,稍后还要提到。这些反应被称为“化学钟”。
在上面的实验里存在着这样的5个反应:
2KIO3+5H2O2+H2SO4=I2+K2SO4+6H2O+5O2↑ (1)
I2+5H2O2+K2SO4=2KIO3+4H2O+H2SO4 (2)
I2+CH2(COOH)2—→CHI(COOH)2+I-+H+ (3)
I2+CHI(COOH)2—→CI2(COOH)2+I-+H+ (4)
I-+I2=I3- (5)
丙二酸的加入是为了以I3-的形式“贮存”I2,以增大I2的溶解度。这样能延长变色时间周期和循环次数。我曾做过加热实验,在加热情况下,产生的I2很快以碘气的形式挥发使反应中断。显然蓝色是由碘分子与淀粉溶液作用的结果。溴和氯的衍生物是可以代替碘化物的,但“显色剂”不同,这时用试亚铁灵(硫酸亚铁二氮杂菲),在适当的催化剂如铈、锰或试亚铁灵的存在下有机酸(丙二酸)被溴酸盐氧化。5个反应累加结果发现是H2O2—→H2O+O2↑。如果向反应器中不断加入溴酸盐、丙二酸、双氧水反应物,同时产物通过溢流管不断离开反应器,这样可以使化学钟无限期走下去。
归根结底还是利用氧化剂、还原剂进行反应,所以随着氧化剂、还原剂的消耗殆尽反应终究会停下来。
重结晶提纯法
一. 实验目的:
1. 学习重结晶提纯固体有机化合物的原哩和方法。
2. 掌握重结晶的实验操作。
二. 实验原理:
重结晶是利用混合物中多组份在某种溶剂中的溶解度不同,或在同一溶剂中不同温度时的溶解度不同,而使它们相互分离的方法,它是提纯固体有机物常用的方法之一。重结晶一般适合于纯化杂质含量小于5%的固体有机化合物。杂质含量多,难以结晶,最好先用其他办法,如萃取、水蒸气蒸馏等进行初步提纯,降低杂质含量后,再以重结晶纯化。
三、实验仪器与药品
循环水真空泵、热滤漏斗、抽滤瓶、布氏漏斗、酒精灯、滤纸、乙酰苯胺
四、 重结晶提纯法的一般过程:
选择溶剂→溶解固体→ 去除杂质→ 晶体析出→ 晶体的收集与洗涤→晶体的干燥。
五、实验步骤
用水重结晶法提纯粗品乙酰苯胺。
1. 称取5g粗乙酰苯胺,放在250mL 三角烧杯中,加入纯水,加热至沸腾,直至乙酰苯胺溶解,若不溶解,可适量添加少量热水,搅拌并热至接近沸腾令乙酰苯胺溶解。
2. 稍冷后,加入适量(约1g)活性炭于溶液中,煮沸5~10分钟,趁热用放有折叠式滤纸的热水漏斗过滤,用一三角烧杯收集滤液,在过滤过程中,热水漏斗和溶液均应用小火加热保温以免冷却。
3. 滤液放置冷却后,有乙酰苯胺结晶体析出,抽干后用玻璃钉或玻璃瓶塞压挤晶体,继续抽滤,尽量除去母液。
4. 然后进行晶体的洗涤工作。即先把橡皮管从抽滤瓶上拔出,关闭抽气泵,将少量蒸馏水(作溶剂)均匀的撒在滤饼上,浸没晶体,用玻璃棒小心地均匀的搅拌晶体,接上橡皮管,抽滤至干,如此重复洗涤两次。
5. 晶体已基本上洗干净。取出晶体,放在表面皿上晾干,或在100℃以下烘干,称重。 乙酰苯胺的mp为114℃。 乙酰苯胺在水中的溶解度为:5.5 g /100mL (100℃),0.53g /100mL (25℃)。
六、问题讨论
1.重结晶操作中,活性炭起什么作用?为什么不能在溶液沸腾时
加入?
答:(1)重结晶操作中,活性炭起脱色和吸附作用。(2)千万不能在溶液沸腾时加入,否则会引起暴沸,使溶液溢出,造成产品损失。
2.在制备乙酰苯胺的饱和溶液进行重结晶时,在杯下有一油珠出现,试解释原因。怎样处理才算合理?
答:这一油珠是溶液>83℃,为溶于水但已经溶化了乙酰苯胺,因其比重大于水而沉于杯下,可补加少量热水,使其完全溶解,且不可认为是杂质而将其抛弃。
3. 在布氏漏斗中用溶剂洗涤固体时应该注意些什么?
答:用重结晶的同一溶剂进行洗涤,用量应尽量少,以减少溶解损失。如重结晶的溶剂的熔点较高,在用原溶剂至少洗涤一次后。可用低沸点的溶剂洗涤,使最后的结晶产物易于干燥,(要注意此溶剂必须能和第一种溶剂互溶而对晶体是不溶或微溶的)。
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