顯色實驗最佳條件的探究設計

顯色反應是將試樣中被測組分轉變成有色化合物的一類化學反應，有配位顯色反應和氧化還原顯色反應之分。而在我們經常接觸的化學反應中就有許多顯色反應，比如酸堿指示劑的顯色反應、淀粉與碘水的顯色反應、亞甲藍的反復變色反應以及化學震蕩反應等。

在這些顯色反應中，有的具有趣味性，可以增加學生研究化學的興趣；有的具有實用性，可以用來指示終點以及檢測反應靈敏性等。所以探討顯色反應的最佳條件很有必要性。下面以淀粉與碘水的顯色反應為例。

一、實驗原理

淀粉與碘的反應是檢驗碘或淀粉存在的驗證性實驗。理論上本實驗現象顯示特征性的藍色，可是在平時實驗中常遇到這樣的問題：碘與淀粉作用不是藍中帶褐色就是藍中帶紫色，特征藍色不明顯，給實驗結果的判斷帶來困難，在這里筆者就該實驗的實驗原理和最佳反應條件進行一些探討。

淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉。原來普通淀粉中含有20%的直鏈淀粉，直鏈淀粉在熱水中形成一個螺旋管狀結構，即淀粉的螺旋狀結構。這種結構剛好能容納碘鉆入并吸附成包合物。這種螺旋狀包合物的形成造成了能量的變化。同時它也出現了光學性質的變化，使包合物出現藍色。支鏈淀粉與鹵素單質作用呈紫色。實驗室中常用到直鏈淀粉這一試劑，因為它的水溶液與碘作用呈藍色這一特性不但可以用于定性檢驗淀粉或碘的存在，而且還用于定量分析，如氧化還原滴定法中碘量法就是用淀粉溶液作指示劑來指示終點的。

二、實驗方案

1.實驗器材與藥品：淀粉溶液、碘水、試管、酒精燈、燒杯、玻璃棒、石棉網、試管夾、1mol/LNaOH溶液、濃硫酸。

2.實驗條件的控制。

（1）實驗指標和因素的確定。淀粉與碘的顯色反應是一個多因素影響的實驗，比如溶液濃度、反應溫度、溶液的酸堿度、淀粉的新鮮程度、溶劑均可影響到淀粉與碘的反應。 在這里，我們首先考慮反應物濃度對該反應的影響，然后再考慮外界條件對反應的影響。比如溫度、酸度和淀粉新鮮程度對反應的影響。

（2）實驗水平的確定。(a)濃度對反應的影響。

①取2支試管，分別加入濃度為1g/L、5g/L、10g/L的淀粉溶液2mL，再各加入0.25mL濃度為10g/L的碘溶液，振蕩，觀察其實驗現象。

②取3支試管，分別加入濃度為10g/L、20g/L、30g/L的碘水溶液0.25mL，再各加入濃度為10g/L的淀粉溶液，振蕩，觀察其實驗現象。

(b)溫度對反應的影響。

取4支試管，各滴加濃度為10g/L的淀粉溶液2mL，然后再各加0.25mL濃度為10g/L的碘水溶液，將4支試管分別標記為①②③④，將②號試管水溶液加熱至35℃，將③號試管加熱至45℃，將④號試管加熱至60℃，觀察其實驗現象。

(c)酸度對反應的影響。

取8只試管進行對比實驗，取其中一支加入2mL蒸餾水，用于顏色對比，另外7支分別加入0.25mL濃度為10g/L碘水溶液和2mL濃度為10g/L淀粉溶液及pH值從1~11不等的介質溶液各15滴，觀察其實驗現象。

(d)淀粉新鮮程度對反應的影響。

取4支試管，加入不同時期的淀粉溶液，各滴加2滴濃度為10g/L的碘水溶液，觀察其實驗現象。

3.實驗現象及數據。

(1) 淀粉濃度對反應的影響。試管①中溶液顯藍紫色；試管②中溶液顯藍紫色；試管③中溶液顯藍色

(2) I2濃度對反應的影響。試管①中溶液顯藍色；試管②中溶液顯藍紫色；試管③中溶液顯藍紫色。

(3) 溫度對反應的影響。試管①中溶液顯藍色；試管②中溶液也顯藍色；試管③中溶液慢慢褪色，最后褪至無色，約過十分鐘，溶液又呈藍色，但是顏色變淺；試管④中溶液約過一分鐘后褪至無色，取出來后，約過半個小時，又呈藍色，但顏色變淺。

4.實驗結論。我們先固定碘水的濃度，改變淀粉的濃度，從實驗現象可以看出，淀粉的濃度為１g/L和5g/L時溶液為藍紫色，當淀粉溶液的濃度為10g/L時，溶液顯藍色，由此可見，10g/L為淀粉溶液的最佳濃度。得到淀粉溶液的最佳濃度后，我們將淀粉溶液的濃度固定為10g/L，改變碘水的濃度來探討碘水濃度對該反應的影響。通過這組實驗可以看出，碘水濃度為20g/L和30g/L反應過后溶液均顯藍紫色，當其濃度10g/L時溶液顯藍色，所以10g/L為碘水溶液的最佳濃度。

上述內容僅探討了某一孤立因素對淀粉與碘的顯色的影響，通過正交試驗的方法得出了該反應的最佳條件。該反應是在一般的普通化學實驗室進行的摸索試驗，沒有借助什么先進儀器，因而實驗條件有一定局限性。

◆(作者單位：安徽省宿松縣程集中學)

責任編輯：周瑜芽