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真假維他露P---黃色冒泡的振盪反應
by yangsp, 2011-07-31 21:12:16, 人氣(4200)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:陳意雯  E424029


真假維他露P---黃色冒泡的振盪反應

簡介

兩個錐形瓶中皆裝著無色溶液,但在加入試劑後,兩瓶皆會冒出氣泡,且一瓶由無色到黃色間變化,另一瓶還多了藍紫色的變化。此振盪反應可持續約數十分鐘。

示範步驟

1. 預備:取兩個 250 mL 錐形瓶a及b,a瓶加入 50 mL 的 A 溶液及 50 mL 的 B 溶液,b瓶則加入 50 mL 的 D 溶液。
2. 開始演示時,同時分別加入 50 mL 的 C 溶液於a瓶中,以及加入 50 mL 的 E 溶液於b瓶中,如圖一及圖二所示,然後搖盪之。
3. 振盪反應隨即開始,a瓶顏色由無色→淡黃色→金黃色→深藍色間往返變化數次,最後終止於碘和澱粉之複合體的紫黑色溶液;b瓶顏色則由無色→黃色間往返變化數次;兩瓶中皆會冒出泡泡,狀似汽水,如圖三到圖八所示。
圖一 圖二
圖三 圖四
圖五 圖六
圖七 圖八

溶液和器材

1. A 溶液:40 mL 的 30% 雙氧水(H2O2,hydrogen peroxide)溶於 100 mL 水中。
2. B 溶液:4.3 g 的碘酸鉀(KIO3,potassium iodate)溶於 0.5 mL 濃硫酸(H2SO4,concentrated sulfuric acid)及 100 mL 水的混合溶液之中。
3. C 溶液:0.15 g 的澱粉(starch)溶於 500 mL 的熱水,7.8 g 的丙二丁酸(HOOCCH2COOH,malonic acid)及 1.7 g 的硫酸錳(MnSO4,manganese sulfate)。
4. D 溶液:4 g 的溴酸鉀( KBrO3,potassium bromate)溶於 10 mL 的濃硫酸(H2SO4,concentrated sulfuric acid)及 100 mL 水的溶液中。
5. E 溶液:4 g 的丙二酸(HOOCCH2COOH,malonic acid)溶於  0.6 g 的硫酸錳(MnSO4,manganese sulfate)及 100 mL 的水混合溶液之中。

原理和概念

1. 振盪反應之機構很複雜,到目前尚未十分清楚。通常振盪反應之反應物的濃度會逐漸降低,而生成物的濃度會逐漸增加,達平衡時,反應即告中止。但由本實驗重複反應的再現性可知,在反應中具有回饋的作用,因此反應物與生成物之濃度不斷地互相增減,沒有平衡地呈振盪式之重複變化。
2. a瓶:產生氧氣及碘分子,碘與澱粉反應產生藍色,當碘被用掉時,顏色即褪掉;b瓶:產生二氧化碳、甲酸、及溴化丙二酸。
3. 當振盪反應進行時,錳離子的不同氧化態導致了無色及黃棕色間之顏色變化。
4. 雙氧水為氧化劑,可使碘離子氧化成碘分子,而與澱粉作用使藍色出現。

教學提示

1. 澱粉溶液很容易變質,最好在演示前一天才配製新鮮的溶液。
2. 雙氧水溶液因易分解,最好隨用隨配,否則隔天可能就會失去作用了。(碘酸根的反應一定要加入雙氧水才能反應。)
3. 產物含 Br2 及 I2,都很毒,最好保持在通風良好的場所做演示,且演示完後要小心處理。
4. 反應進行中,可適時地加以搖盪,讓產生的二氧化碳跑出來,可促進反應加速,但要小心以免濺出。
5. 若沒有加入硫酸錳,則不會有黃棕色產生。

問題和參考答案

1. 為何在此振盪反應中需要搖動?
答: 因會產生氣體,搖動可使氣體逸失而促進反應之進行。
2.  這是一個氧化還原反應嗎?
答: 因氧化數有變化,故為氧化還原反應。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 1, p 112-113, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. 魏和祥,科學教育月刊,頁26-27,國立台灣師大科學教育中心。

適用程度

國民小學 國民中學 ˇ高級中學 ˇ大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。

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