Курсовая работа: Колебательные химические реакции
2. KВrO3 (калий бромноватокислый или бромат калия).
3. H2 SO4 (концентрированная).
4. Лимонная кислота.
5. Дистиллированная вода.
Ход работы: Навеску лимонной кислоты – 2 г растворили в 6 мл H2 O. В полученный раствор добавили навеску калия бромноватокислого - 0,2 г и долили 0,7 мл концентрированной серной кислоты. Затем внесли 0,04 г перманганата калия и довели объем полученного раствора до 10 мл дистиллированной водой. Тщательно перемешали до полного растворения реактивов.
Наблюдения: Сразу после добавления KMnO4 раствор приобрёл фиолетовую окраску и начал «кипеть». Через 25 с, при бурном кипении, цвет раствора стал меняться на коричневый. С течением реакции раствор постепенно светлеет - вплоть до светло-желтого цвета. Через 3 мин 45 с начинается резкое потемнение раствора (похоже на диффузию жидкости высокой плотности), и через 40 с раствор снова становится полностью коричневым. Далее все повторяется с периодом 4,5 мин – 5 мин. Через довольно большой промежуток времени реакция начинает замедляться, затем и прекращается вовсе (раствор жёлтого цвета).
Колебательные окислительно-восстановительные реакции:
Реактивы:
1. FeSO4 . 7H2 O кристаллический гептагидрат сульфата железа(II) или
Fe(NH4 )2 (SO4 )2 . 6H2 O (соль Мора) гексагидрат сульфата диаммония-
железа(II)
2. Ce(NO3 )3 . 6H2 O гексагидрат нитрата церия(III)
3. KBr водный раствор бромида калия (2 моль/л, или 12 г на 50 мл воды)
4. KBrO3 насыщенный раствор бромата калия (около 10 г на 100 мл воды)
5. H2 SO4 концентрированная серная кислота
6. CH2 (COOH)2 водный раствор малоновой кислоты (5 моль/л, или 52 г в
100 мл воды)
7. C12 H8 N2 (phen) о-фенантролин
8. дистиллированная вода
Посуда и приборы: Полилюкс с экраном, стеклянная пластинка размером 25Χ25 см, чашка Петри, мерная колба емкостью 100 мл, колба Эрленмейера емкостью 250 мл с пришлифованной пробкой, шесть пипеток, бюретка, стеклянная палочка, промывалка, фильтровальная бумага.
Описание опыта: Для демонстрации эксперимента предварительно готовят растворы А и Б.
Раствор А – раствор ферроина – комплекса железа(II) с о-фенантролином (phen). В мерную колбу емкостью 100 мл вносят 0,70 г гептагидрат сульфата железа(II) (или 0,99 г соли Мора) и 1,49 г о-фенантролина, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. Раствор приобретает красный цвет за счет образования фенантролинового комплекса железа(II):
Fe2+ + 3 phen = [Fe(phen )3 ]2+
Раствор Б – раствор броммалоновой кислоты (готовится непосредственно перед демонстрацией). В коническую колбу с пришлифованной пробкой вводят 3,3 мл раствора бромида калия, 5 мл раствора малоновой кислоты и 5 мл концентрированной серной кислоты. Полученный раствор титруют из бюретки насыщенным раствором бромата калия при перемешивании после добавления каждой порции титранта, добиваясь исчезновения коричневой окраски за счет выделения брома в параллельно протекающей реакции конмутации:
BrO3 – + 5Br– + 6H+ = 3Br2 + 3H2 O
3Br2 + 2CH2 (COOH)2 + 2H2 O = BrCH(COOH)2 + HCOOH + CO2 ↑ + 5HBr
Общий объем раствора бромата калия, пошедшего на титрование, должен составлять около 7,5 мл. Образующаяся броммалоновая кислота неустойчива, однако некоторое время ее можно хранить при температуре 5100 С.
Для непосредственной демонстрации опыта на стеклянную пластинку, закрывающую световое окно полилюкса, ставят чашку Петри, в которую последовательно вносят с помощью пипеток 10 мл насыщенного раствора бромата калия, 4 мл раствора броммалоновой кислоты и 1,5 мл раствора ферроина. В течение нескольких минут на красном фоне появляются голубые пятнышки за счет образование фенантролинового комплекса железа(III) [Fe(phen )3 ]3+ в результате окисления соответствующего комплекса железа(II):
6[Fe(phen )3 ]2+ + 6H3 O+ + BrO3 – = 6[Fe(phen )3 ]3+ + 9H2 O + Br–
Этот процесс является самоускоряющимся. Образующийся комплекс [Fe(phen )3 ]3+ окисляет броммалоновую кислоту с образованием бромид-ионов: