4溶液褪色的实验探究'--CO能否使KMnO4溶液褪色的实验探究

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1、CO能否使4溶液褪色的实验探究'~KMnO4溶液褪色的实验探究4溶液褪色的实验探究'>CO能否使KMnO4溶液褪色的实验探究摘要：针对CO能否使KMnO4溶液褪色存在争议进行了实验探究，得出了室温常压下CO不能使KMnO4溶液或其酸性溶液褪色的结论，并作了一定的理论解析。关键词：CO与KMnO4溶液；实验探究；化学教学研讨文章编号:10056629（2014）4005302中图分类号:G633.8文献标识码：B2009年全国统一高考理综（重庆卷）27题［1］和2013年全国统一高考理综（江苏卷）16题［2］均属于实验设计题，其中都涉及到C0能否使KMnO4溶液褪色这一知识点，但两者的观点出现

2、了分歧，前者认为能使溶液褪色或颜色变浅，后者则利用了C0不能与KMnO4溶液发生反应的性质，使用KMnO4溶液除去C0气体中混有的杂质。这两种完全不同的观点给很多教师及学生造成了困扰。由于C0毒性较大,又为气体，使用不方便，所以实验室一般不进行有关C0性质的实验，这也是这一困惑一直未解决的原因之一。粤教版九年级化学课本第十章第三节（301页）实验，证明吸烟时会产生C0,其方法是：将烟气通过盛稀高猛酸钾溶液的试管。教材解释是：高猛酸钾溶液褪色，表明烟气里含有一氧化碳。就冃前情况看，这一实验能否产生预期的效果还有待我们验证。发表在《化学教学》2009年12期的“对2009年全国统一高考理综（重庆

3、卷）27题的教学分析”［3］-文也就此症结做岀了一定的分析，本文在此基础上从实验与理论两方面对该问题进行了探究与分析。1实验部分为了澄清此问题，我们设计了如下实验。1.1实验试剂CO,99.99%,青岛爱若气体化工有限责任公司；KMnO4,分析纯，洛阳市化学试剂厂；浓硫酸，分析纯，太原化肥厂化学试剂厂。1.2实验装置如图1所示，依次为盛有CO的钢瓶（提供实验所用的气体）；缓冲瓶（防倒吸）；盛放溶液的试管。实验吋可通过观察试管中导管口气泡來调节CO的进气速度。1.3实验过程及结果如图1所示，在一个20mL的试管中加入5mL0.01mol•LT的KMnO4溶液，调节CO的进气速度约1个气泡/秒，

4、室温下，通气lOmin后，肉眼未观察到KMnO4溶液颜色有任何变化；放置5h,甚至更长的时间，溶液颜色也无变化。随后在KMnO4溶液屮滴入5滴2mol・L-1的H2S04将溶液酸化，同样未见溶液颜色有变化。实验结果说明，在室温常压下，C0与KMnO4溶液不发生明显反应，即使酸性介质中该反应也没有明显进行。2理论解析C0中含有稳定的碳氧三键，电了式为：C……0：,其形成过程为：碳的最外层有四个屯子，氧的最外层有6个电子，成键吋碳的两个单电了进入到氧的P轨道和氧的两个单电了配对成键，形成两个共价键,然后氧的孤电了对进入到碳的空的P轨道中形成一个配键，这样氧和碳Z间就形成了三个键［4］。三键使得C

5、0的键能极大，一般条件下活化较困难，表现出动力学惰性。通常情况下，我们认为co具有强的还原性，但忽略了它的反应条件。实际上，co在高温干态条件下才表现出很强的还原性。比如高温下它能还原氧化铁、氧化铜等金属氧化物用于金属的冶炼。众所周知，KMnO4溶液具有强的氧化性，其酸性溶液的氧化性更强。而本文提到的两道题中，都是C0在KMnO4溶液中的反应，本身C0在水中的溶解度就很小，一通入溶液中很快就逸出,这就使得它很难与KMnO4溶液接触继而发&反应，即使反应也不会充分。要发半反应，必须加压使得C0在溶液中的浓度增大。但加压增加了实验的难度，更主要是加压对C0溶解度的增加效果很有限。虽然从热力学角度

6、看，CO被氧化为C02的①0二-0.106V,Mn04-酸性条件下还原为Mn2+的①9=1.51V,两者的标准电极电势差为1.616V,远大于0,即使考虑反应的实际酸性条件，电势差也不可能为负值，所以从热力学角度分析，反应可以自发进行。但一个反应能否发生还需要考虑它的动力学条件。我们通过实验证明了室温常压下C0不能使KMnO4溶液（或酸性KMnO4溶液）褪色，即不发生反应。但当动力学条件发生改变吋，该反应是可以进行的。如加入催化剂（PdC12）吋，室温下反应即可发生，相应地，反应的机理也会变化。首先发生如下反应：C0+PdC12+II20二C02+Pd+2IICl,而后，Pd再在IIC1存在

7、下与KMnO4溶液反应。显然，实际上使KMnO4溶液褪色的是Pd血不是COo综上所述，2009年重庆卷理综27题的设计存在一些问题，通过酸性KMnO4溶液來检测HOOC-COOH的分解产物中有C0是不科学的，该设计经不起实验的检验。参考文献：[1]2009年普通高等学校招生全国统一考试（重庆卷）理科综合27题及参考答案.[2]2013年普通高等学校招生全国统一考试（江苏卷）理科综合11题及参考答案.[3]刘怀