苯酚氯化铁溶液颜色变化的探究

影响苯酚与氯化铁溶液显色反应因素的探究410312湖南省浏阳市第二中学潘桃种进行苯酚的化学性质教学时，做苯酚的性质实验（特别是苯酚的显色反应及溴与苯酚反应的实验）我们有时会遇到实验现象不明显的情况，为了成功地做好苯酚的性质实验，本文作如下探究。1、苯酚—氯化铁溶液显色机理苯酚氯化铁溶液显色机理是存在配合平衡：C6H5OH+Fe3+（C6H5O）3Fe（紫色）+3H+2、影响苯酚—氯化铁溶液颜色变化的因素苯酚氯化铁溶液中存在如下三个平衡：一是三价铁离子与水反应的化学平衡：Fe3++3H2OFe（OH）3（棕黄色）+3H+二是苯酚的电离平衡：C6H5OHC6H5O—-+H+三是苯酚与铁离子的配合平衡：C6H5OH+Fe3+（C6H5O）3Fe（紫色）+3H+因此，改变影响化学平衡的某些外界条件，其溶液颜色将发生变化。根据笔者所作定性实验：向含有苯酚的饱和溶液中滴加1滴～2滴棕黄色的氯化铁饱和溶液，振荡，溶液呈紫色。然后取该溶液分别做以下探究实验。（1）温度取上述配制好的溶液1mL～2mL于试管中，然后置于酒精灯上加热至溶液沸腾，有棕红色沉淀生成（说明铁离子水解程度大），溶液由紫色逐渐变为棕黄色，可闻到苯酚气味（说明有苯酚挥发）。降温后溶液颜色仍为棕黄色，沉淀亦不消失。说明升高温度溶液中的配合物分解使显色反应朝逆向进行，升高温度有利于三价铁离子水解，升高温度使苯酚挥发，三价铁水解后溶液中氢离子浓度增大，都不利于显色反应。（2）浓度取饱和苯酚溶液1mL于试管中，然后滴1滴～2滴饱和氯化铁溶液，振荡，溶液呈紫色。然后取饱和氯化铁溶液1mL于试管中，然后滴1滴～2滴饱和苯酚溶液，振荡，溶液呈棕褐色，溶液的颜色比氯化铁溶液颜色的明显深些。实验说明，要做成功苯酚的显色反应，氯化铁的浓度不能过大，量也不能过多。如果氯化铁浓度过大、量过多的话，三价铁离子的颜色把紫色遮住，显色反应实验失败。（3）酸碱度取上述配制好的溶液各2mL于3支试管中，分别标号1、2、3，分别向试管1中滴加1：4的硫酸1滴～2滴，观察到混合液紫色变浅至颜色消失。这与显色反应有关，即加入强酸时，溶液中氢离子浓度增大，氢离子与配合物反应使显色反应朝逆向进行，从而使溶液紫色变浅甚至消失。溶液颜色却没有变成棕黄色，也可能是溶液中氢离子浓度增大，溶液中酸性增强，使铁离子的水解受到抑制。向试管2中滴加10%NaOH溶液1滴～2滴，振荡，溶液紫色褪去，溶液呈棕黄色，其主要原因是苯酚与NaOH溶液作用，NaOH溶液破坏了苯酚的电离平衡，溶液中C6H5O—离子浓度增大，C6H5O—离子与铁离子可能形成新的配合物（呈棕黄色）。向试管3中滴加饱和碳酸钠溶液2滴～4滴，混合溶液紫色褪去，溶液颜色接近棕黄色。其主要原因是苯酚与碳酸钠溶液作用，碳酸钠溶液破坏了苯酚的电离平衡，溶液中C6H5O—离子浓度增大，C6H5O—离子与铁离子也可能形成新的配合物（呈棕黄色）。（4）有机溶剂取上述配制的混合液各2mL于4支试管中，分别标号1、2、3、4，分别向其中滴加1mL～2mL的四氯化碳、苯、乙醇和蒸馏水，分别振荡，静置。观察到试管1中上层（水层）溶液仍为紫色，下层四氯化碳层为无色。观察到试管2中上层（苯层）为无色，下层溶液（水层）紫色褪去。可能是苯酚溶解在苯中，破坏了苯酚与氯化铁显色反应的化学平衡。观察到试管3中溶液由紫色变为棕黄色，苯酚溶解在乙醇中缘故，破坏了苯酚与氯化铁显色反应化学平衡，使平衡向逆向移动，另外可能是铁离子与乙醇形成了棕黄色的配合物。观察到试管4中溶液没有变化。（5）某些漂白剂取上述配制的混合液各2mL于4支试管中，分别标号1、2、3、4，分别向其中滴加1滴～2滴八四消毒液、亚硫酸钠溶液、过氧化氢、过氧化钠等漂白剂，振荡，静置。观察到试管1中的溶液由紫色变成棕黄色，可能是苯酚被氧化，使显色反应的朝逆向移动。观察到试管2中的溶液由紫色变成较深的棕黄色，可能是苯酚与亚硫酸钠溶液作用，亚硫酸钠溶液破坏了苯酚的电离平衡，溶液中C6H5O—离子浓度增大，C6H5O—–离子与铁离子也可能形成新的配合物（呈棕黄色）。但是在紫色溶液中加入少许亚硫酸钠固体，却为溶液由紫色变为棕黄色，同时有棕褐色沉淀生成。观察到试管3中的溶液由紫色变成褐色。观察到试管4中的现象为有气泡放出，溶液变成两层液体，上层象有棕褐色难溶物生成，下层是溶液颜色变成棕黄色。综上所述，要做好苯酚与氯化铁反应的显色反应实验的关键是：配制氯化铁和苯酚溶液均只能用蒸馏水来配，不能用其他溶剂特别是酒精溶液。配制氯化铁溶液最好不要酸化，氯化铁的浓度也不能太大（因为做这个实验时除了显色反应外我们还要做苯酚与浓溴水的反应，而在苯酚与溴水的反应中苯酚溶液的浓度要求小）。