# 第六組化學碘的氧化還原實驗報告

> 組員：
李育林、徐鉦泰、陳郁凱
指導老師：陳定惠

## 一、實驗動機及目標
生活中，許多清潔劑效果的達成都是透過氧化還原反應。此實驗以碘模擬髒污，藉由加入不同物質讓碘形成各種含碘物質而變色，觀察並記錄實驗中顏色的變化，並且解釋過程中發生的化學反應。

## 二、實驗原理
實驗藉由數個與碘有關的化學反應和溶液變化來觀察實驗


## 三、實驗材料

| 器材/藥物 | 數量 | 器材/藥物 | 數量 |
| -------------- | ---- | ------------------ | ---- |
| 試管 | $1$支 | 碘化鉀 | $0.1g$ |
| 刮勺 | $1$支 | $0.1M$硫代硫酸鈉 | $0.75ml$ |
| 滴管 | $6$支 | 正己烷 | $2ml$ |
| 碘 | $1$小片 | 15%過氧化氫 | $1ml$ |
| $1M$氫氧化鈉 | $2ml$ | 黑色紙 | $2$張 |
| 蒸餾水 | $2ml$ | $1M$硫酸 | $1ml$ |

## 四、實驗步驟

1. 取一試管放入一小片碘晶體，並加入$1ml$水
2. 依序加入碘化鉀晶體、正己烷、氫氧化鈉、硫酸、硫代硫酸鈉、過氧化氫、氫氧化鈉，搖動試管後觀察顏色變化

## 五、實驗數據紀錄

| 依序加入物質 | 試管內顏色變化 | 化學變化解釋 |
| -------------------------- | ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | --- |
| 碘化鉀晶體 |  | $I_2 (s)＋I^－(aq) ⇌ I_3^-(aq)(棕色)$ |
| 正己烷$(2ml)$ |  | $I_2 (s)$為非極性易溶於正己烷中，而$I_2(s)$會萃取出來，使上層顯現紫色。下層水層$I_2(s)$濃度下降而變淡 |
| $1M$氫氧化鈉$(1ml)$ |  | 碘氧化還原，生成無色$I^－$ 和$IO_3^－$$3I_2(s)＋6OH^－ (aq) → 5I^－(aq)＋IO_3^－(aq)＋3H_2O(l)$
|
| $1M$硫酸$(1ml)$ |  | 行步驟❹的逆反應$5I^－(aq)＋IO_3^－(aq)＋6H^＋(aq)→3I_2(s)＋3H_2 O(l)$上方正己烷為紫色，下方水溶液層為棕色 |
| $0.1M$硫代硫酸鈉$(0.75ml)$ |  | $I_2(s)＋2S_2O_3$$^2－(aq)→S_4O_6$$^2－(aq)＋2I^－(aq)$正己烷層變回無色(因反應式$I^-$的形成)，下方水層褪色變回無色 |
| 過氧化氫 |  | $H_2O_2(aq)＋2I^-(aq)＋2H^＋(aq)→I_2 (s)＋2H_2O(l)$ 過程中$I^-$被氧化為$I_2$而變回紫色 |
| $1M$氫氧化鈉 |  | 碘行自身氧化還原，生成無色$I^-$及$IO_3^-$且$H_2O_2$氧化力消退，上下兩層皆退至無色 |

## 六、實驗討論及檢討
在一開始放入碘時，似乎放入太多的碘，因此最後一步驟加入氫氧化鈉時下水溶液層的顏色是偏淡的棕色。而上層正己烷層變化也不明顯，顏色還是很紫，或許是最後氫氧化鈉加的過少的原因。

## 七、參考文獻

- 實驗活動手冊