高中化学醇、羧酸及其盐与氯化铁的显色和褪色反应 专题辅导.doc

用心 爱心 专心 高中化学高中化学醇 羧酸及其盐与氯化铁的显色和褪色反应醇 羧酸及其盐与氯化铁的显色和褪色反应 摘要 介绍了醇 羧酸及其盐与氯化铁溶液的显色反应以及在强酸性条件下的褪色反 应 讨论了开链状邻二醇遇氯化铁溶液显色后 在强碱性条件下的褪色反应 关键词 开链状邻二醇 氯化铁 褪色反应 分裂能 盐 文章编号 1005 6629 2008 09 0075 02中图分类号 G633 8文献标识码 C 酚及烯醇式结构的化合物与氯化铁的显色反应已为众所周知 然而醇 羧酸及其盐与 氯化铁反应后显黄色或棕黄色容易被认为是氯化铁溶液本身的颜色 没有引起人们的注意 甚至有的教材指明醇不能发生与氯化铁的反应 此类显色反应后遇强酸而褪色及链状邻二 醇与氯化铁溶液的特殊反应现象均未曾报导过 本文拟就此作初步探讨 1 试剂 蒸馏水 无水乙醇 AR 乙二醇 AR 丙三醇 AR 冰醋酸 AR 甲酸 AR 蔗糖 CP 葡萄糖 AR 酒石酸钾钠 AR 氢氧化钠 AR 氯化铁 AR 亚铁氰化钾 AR 2 醇 羧酸及其盐与氯化铁溶液的颜色反应如表 1 所示 1mL 醇 羧酸 或其盐 与 1 滴 1 氯化铁溶液 黄色 配制方法 100mL 水加 1 5mL 浓盐酸和 1g 氯化铁 反应分别显黄色 和棕黄色 而以蒸馏水代替等体积醇 羧酸 或其盐 与 1 滴 1 氯化铁溶液混合后却不显 颜色 说明这些颜色不是原氯化铁溶液的颜色 而是醇 羧酸 或其盐 与铁离子所形成的 配离子的颜色 以醇的反应为例 其反应式如下 表 1 醇 羧酸与氯化铁溶液的显色反应实验 编号被试液 1mL 加 1 滴 1 溶液后所显颜 3 FeCl 色 加 1mL 蒸馏 水后的颜色 加 1 滴 10 溶液后的NaOH 现象 1 甲醇或乙醇黄色 深度与 1 溶液同 3 FeCl变浅黄色 红棕 2 甲酸或乙酸棕黄色棕黄色棕黄 2mL 液 NaOH 3 蒸馏水无色无色 红棕 4 苯酚饱和溶液紫色紫色 红棕 3 醇 酚和羧酸及其盐与氯化铁溶液显色后遇强酸而褪色 如表 2 所示 醇 酚 羧酸 或其盐 与氯化铁溶液生成含铁配合物而显色后遇强酸会 褪色 其原因可能是醇 酚 羧酸的含铁配合物遇强酸会生成稳定性比含铁配合物更大的 无色的盐 以醇的反应为例 其反应式如下 表 2 醇 酚和羧酸与氯化铁溶液显色后遇强酸而褪色的实验 编号被试液 1mL 加 1 滴 1 溶液 3 FeCl 后所显颜色 使之褪色所加硫酸溶液 1 5mol L 的滴数 1 甲醇或乙醇黄色 略浅于以下各 颜色 1 滴 用心 爱心 专心 2 乙二醇黄色1 滴 3 丙三醇黄色1 滴 4 乙酸棕黄色4 滴 5 甲酸棕黄色4 滴 6 200g L 酒石酸钾钠 溶液 黄色1 滴 7 200g L 蔗糖溶液黄色1 滴 8 200g L 葡萄糖溶液黄色1 滴 9 苯酚饱和溶液紫色1 滴 4 醇 羧酸与氯化铁显色后遇碱的褪色作用不同 如表 1 表 2 表 3 所示 乙二醇 丙三醇等开链状邻二醇遇 FeCl3溶液所显黄色比一 元醇更深 且会因氢氧化钠的加入而褪色 乙醇等一元醇与 FeCl3溶液反应后 遇碱会产 生棕色沉淀 Fe OH 3 羧酸 或其盐 溶液与 FeCl3溶液反应 显棕黄色后 遇碱不变色 具有环状邻二醇结构的糖类物质与氯化铁作用而显色后 遇碱不褪色 也不产生沉淀 表 3 碱对开链状邻二醇与氯化铁显色反应后的褪色作用实验 编号被试液 1mL 加 1 滴 1 溶液后显色 3 FeCl再加 1 滴 10 NaOH 溶液 1 乙醇黄色黄色 浑浊 2 乙二醇黄色无色 澄清 3 丙三醇黄色无色 澄清 4 200g L 酒石酸钾钠溶液黄色无色 澄清 5 200g L 蔗糖溶液黄色黄色 澄清 6 200g L 葡萄糖溶液黄色黄色 澄清 7 甲酸或乙酸棕紫色棕黄色 澄清 5 原理初探 另有试验表明乙二醇等邻二醇与 Fe2 离子在碱性条件下会生成绿色配合物 如表 3 和 表 4 所示 表 4 多元醇与氯化铁显色及褪色反应产物中的定性检测实验 3 Fe 加 10 溶液NaOH编号被试液 1mL 加 3 滴 1 溶液 3 FeCl 体积 mL 所显颜色 加 K4 溶 6CNFe 液 4 滴 1 乙二醇黄色 0 黄色 蓝色 表明 离子的 3 Fe 价态未变 2 乙二醇黄色 1mL 无色浅黄色 由实 验 3 知这是 4 6 CNFe 的颜色 3 蒸馏水 2mL 另 3 滴 浅黄色 澄清 4 200g L 酒石酸钾钠 溶液 黄色 1mL 无色 与邻 3 Fe 二醇的配合 浅黄色 澄清 用心 爱心 专心 物颜色 5 200g L 蔗糖溶液黄色 1mL 黄色 澄清 6 200g L 葡萄糖溶液黄色 1mL 黄色 澄清 醇 羧酸及其盐与氯化铁显色反应中均未见绿色出现 说明醇 羧酸及其盐与氯化铁 显色反应及褪色反应中均未发生 Fe3 离子的价态变化 也就是没有发生氧化还原反应 很 可能是发生了配位反应 醇 羧酸及其盐与氯化铁溶液作用生成配合物显色后遇强酸会生 成无色盐而褪色 并且在强碱性及中性条件下生成的配合物的结构不同 因而相应颜色和 稳定性不同 中性条件下邻二醇生成的配合物结构与一元醇类似 以羟基向铁离子配位 生成不太稳定的黄色配合物 而开链状邻二醇由于相邻羟基的相互吸电子作用的影响 表 现出弱酸性 在强碱性条件下电离出氢离子后的羟基烃氧离子与 Fe3 离子形成稳定的螯合 物 正是由于这种螯合物的稳定性和螯合剂离子的强烈的配位场的影响 使 Fe3 离子 d 轨 道的分裂能增大较多 1 吸收光从黄绿色的补色 蓝色 接近紫色 移向波长更短的紫外光区 而表现为生成物的无色 其反应可简单表示如下 环状邻二醇由于环的扭曲作用 使两个邻位氧原于与 Fe3 离子生成的螯合物不及开链 状邻二醇形成的螯合物稳定 相当于邻位氧离子的场强减弱 使吸收光波长向短波方向的 移动不明显 因而仍然显黄色 只是由于其稳定性尚大于氢氧化铁 因而不会像一元醇一 样出现沉淀 6 结论