醇、羧酸及其盐与氯化铁的显色和褪色反应

2008年．第 9期 问题解答与讨论 75 醇、羧酸及其盐与氯化铁的显色和褪色反应 吴琼林 (益阳医学高等专科学校 ，湖南益阳 413000) 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，lmL醇、羧酸 (或其盐)与1滴1％氯化 铁溶液 (黄色，配制方法：lO0mL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 一H+l／6 Fe3 ⋯ < 表1 醇、羧馥与氯化铁溶液的显色反应实验 被试液 加1滴1％ 加lmL蒸馏 加l滴lO％ 编号 FeC1，溶液后 NaOH溶液后 (1mL) 水后的颜色 所显颜色 的现象 黄色 (深度 1 甲醇或乙醇 与1％FeC1 溶 变浅黄色 I红棕 液同) 棕黄 (2mL 2 甲酸或乙酸 棕黄色 棕黄色 NaOH液) 3 蒸馏水 无色 无色 红棕 苯酚饱和溶 4 紫色 紫色 i红棕 液 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 O ‘ -t- 一 I H 1／6Fe，+ I卜 }r— R—0 ” ＼ H ＼ 曰 裹2 醇、酚和羧酸与氯化铁溶液显色后遇强酸而褪色的实验 加1滴1％FeC13。溶 使之褪色所加硫酸 编号 被试液 f1mE) 溶液 (1．5mol／L)的 液后所显颜色 滴数 黄色 (略浅于以下各 1 甲醇或乙醇 l滴 颜色) 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 2oosa~酒石酸 6 黄色 1滴 钾钠溶液 200g／L蔗糖溶 7 黄色 1滴 液 200~=／L葡萄糖 8 黄色 1滴 溶液 9 苯酚饱和溶液 紫色 l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FeCI3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FeC1， 溶液反应后，遇碱会产生棕色沉淀Fe(OH)，。羧酸 (或 其盐)溶液 与FeCI。溶液反应，显棕黄色后，遇碱 维普资讯 http://www.cqvip.com 76 化学教学 2008年，第 9期 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 加l滴I％FeCI3 再加l滴NaOH 编号 被试液 (1 mL) 溶液后显色 (10％)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 200g／LN：~酸 4 黄色 无色 ． 澄清 钾钠溶液 200g／LN糖溶 5 黄色 黄色 ． 澄清 液 200#L葡萄糖 6 黄色 黄色 ． 澄清 溶液 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 Fe 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Fe 的定性检测实验 被试液 加3滴1％ 加10％Na0H溶液 编号 FeC1】溶 体积 加K4[Fe(CN1 (1mL) 所显颜色 6】溶液(4滴) 液 (mL) j蓝色 f表 1 乙二醇 黄色 0 黄色 明Fe 离子 的价态未变1 浅黄色 (由 实验3知这 2 乙二醇 黄色 1mL 无色 是[F e(CN)6] 的颜色 蒸馏水 3 浅黄色 ，澄清 (2rnL另3滴) 无色 (Fe 200g／LN~5 与邻二醇的 4 黄色 1 mL 浅黄色，澄清 酸钾钠溶液 配合物颜 色1 2oogcL蔗糖 5 黄色 1mL 黄色．澄清 溶液 200g／L葡萄 6 黄色 1mL 黄色．澄清 糖溶液 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Fe 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Fe， 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Fe， 离 子d轨道的分裂能增大较多[1j，吸收光从黄绿色的补 色一蓝色(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 on 一 一 C H 1／6 一 。分析

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