1、2000 年第 3 期化 學 教 育·47·2000 年全國高中學生化學競賽( 決賽) 實驗試題碘酸鈣的制備及含量測定1 實驗內容( 浙江省化學會命題組)1. 產品的合成: 碘在酸性條件下被氯酸鉀氧化成碘酸氫鉀( K l O3 ·HlO 3 ) , 溶液經氫氧化鉀中和后, 與氯化鈣發生復分解反應生成碘酸鈣.2. 產品的分析: 用間接碘量法測定.3. 完成實驗報告.2 主要儀器、試劑及材料2. 1 主要儀器圓底燒瓶100mL1 只球形冷凝管( 帶磨口塞)1 支磁力攪拌器電子繼電器1 臺1 臺電接點溫度計( 導電表)電加熱器( 300W)1 支1 只CO O CH+3

2、hvCOO CH3反應是酮還原偶聯反應: 在二碘化釤等還原劑作用下兩分子酮被還原并偶聯生成相鄰的二醇, 例如:SmI2+OOO H O H6-1 畫出A、B、C 的結構式, 請盡可能清楚地表達出它們的立體結構.6-2 上述合成反應體現了哪些綠色化學的特征?第 7 題環丙沙星( G) 是一種新型的廣譜抗菌藥物, 其工藝合成路線如下:OFClC lFCO O C2H5AlCl3 CH 3C OClC8H5Cl 2F OAN aH C 2H5OCO C2H5OC 11H9Cl 2F O 3BN aOC2H 5HC ( OC 2H 5) 3ClONH2Cl O C2H5CC15H 14Cl 2F N

3、O 3DF©HNNHCO O HN aOHC15H 13Cl FN O 3EH3O C13H9ClF N O 3 G FHNNN7-1 畫出A、B、D、E 、F 的結構式.7-2 為何由 A 轉化為 B 需使用強堿 N aH 而由 B 轉化為 C 的反應使用 N aO C2H5 即可?7-3 由 C 轉化為D 是一步反應還是兩步反應? 簡要說明之.( 參考答案與評分標準見第 4 期)·48·化 學 教 育2000 年第 3 期結晶皿( 水浴缸)漏斗1 只1 只溫度計( 100)布氏漏斗的抽濾瓶( 帶橡皮塞)1 支1 套吸濾瓶1 只燒杯600 m L1 只量筒100

4、 mL1 只10 mL2 只500 m L150 m L1 只2 只表面皿1 只100 m L1 只移液管( 胖肚)50 mL1 支25 mL1 支碘量瓶堿式滴定管250 m L50 mL3 只1 支滴定管夾塑料洗瓶1 只1 只容量瓶洗耳球250 m L1 只1 支滴管玻管2 支1 支玻棒角匙2 支1 支鑷子1 只木夾橡皮管1 只鐵拳、鐵夾鐵架臺3 付2 只 公用儀器電子天平( 最大稱量 100 g , ±0. 0001 g )電子天平( 最大稱量 100 g , ±0. 01 g)循環水式真空泵電爐( 800 W)2. 2 試劑及材料碘化學純( CP )碘酸鉀標準溶液氯酸

5、鉀化學純( CP )0. 1 mol·L - 1硫代硫酸鈉標準溶液碘化鉀分析純( A R )0. 5%淀粉溶液30% 氫氧化鉀溶液無水乙醇化學純( CP )0. 5 mol·L - 1氫氧化鈉溶液pH 試紙1- 146 mo l·L - 1 鹽酸濾紙1 mo l·L - 1 硫酸稱量紙1 mo l·L - 1 氯化鈣溶液碎冰11高氯酸溶液2. 3. 主要原料和產品的某些性質2. 3. 1幾種鹽的溶解度( 克/ 100 克水)溫度/ 01020406080K IO 34. 606. 278. 0812. 618. 324. 8K Cl28. 13

6、1. 234. 240. 145. 851. 3K ClO 40. 761. 061. 683. 737. 3013. 4Ca( IO 3) 20. 119 ( 5)0. 195 ( 15)0. 307 ( 25)0. 5200. 6210. 6692. 3. 2碘酸鈣在不同溫度下的存在形態碘酸鈣存在形態無水鹽一水合物六水合物穩定的溫度區域> 57. 532- 57. 5< 322. 3. 3摩爾質量/ g·mol- 1碘酸鈣無水鹽 389. 88一水合物407. 90 六水合物 497. 99硫代硫酸鈉158. 10碘酸鉀214. 00碘253. 80氯酸鉀 122.

7、553操作步驟3. 1 制備碘酸鈣在 100 mL 圓底燒瓶中依次加入 2. 20 g 碘、2. 00 g 氯酸鉀( 均由教師定量供給) 和 45 mL 水, 放入攪拌磁子, 然后把燒瓶置入水浴缸內, 用鐵夾固定, 開動攪拌器, 使氯酸鉀溶解, 滴加 6 mol·L - 1 鹽酸 8 滴( pH 1) , 裝上冷凝管, 通冷卻水, 冷凝管頂部裝上帶玻璃管的塞子, 用橡皮管把反應產生的氣體導向盛有約 100mL 氫氧化鈉溶液的大燒杯內吸收. 在水浴缸內加水后, 開始通電加熱、攪拌, 調節電接點溫度計( 導電表) , 使水浴溫度保持在 85左右, 直至反應完全( 溶液變為無色) , 在瓶

8、頸處析出的碘, 請設法并入溶液, 繼續反應至無色, 如果溶液至淡黃色后在 5 分鐘內仍不褪色, 向監考教師索取少許氯酸鉀晶體加入溶液使其褪色.將溶液轉入 150 mL 燒杯中, 滴加 30% 氯氧化鉀溶液約 3 mL , 使pH 約為 10. 用滴管逐漸加入 1 mol· L - 1CaCl2 溶液 10 m L , 并不斷攪拌, 有白色沉淀生成. 反應混合物先用水冷卻, 再在冰水中靜置 10 分鐘, 用兩層濾紙抽濾, 用少量經冰水冷卻的水洗滌沉淀 3 次, 再用少量無水乙醇洗 1 次, 抽干后, 將產品轉移到濾紙上, 晾干( 無乙醇氣味) 后進行稱重, 并由監考教師確認產品的重量和

9、外觀后, 將結果記錄在實驗報告紙上.3. 2 產品純度測定3. 2. 1硫代硫酸鈉標準溶液的標定移取 25. 00 m L 碘酸鉀標準溶液于 250 mL 碘量瓶中, 加入 2 g 碘化鉀, 1 mol·L - 1 硫酸 5 mL , 蓋上瓶塞, 在暗處放置 3 分鐘, 加 25 m L 水, 用硫代硫酸鈉標準溶液滴定至淺黃色, 加入 0. 5% 淀粉溶液 2 mL , 繼續滴定至藍色消失為終點. 平行測定 3 份. 計算每次標定硫代硫酸鈉溶液的濃度和平均濃度.( 注: 已知空白試驗消耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積為 0. 02 mL . )3. 2. 2產品含量測定用增量法準確稱取產品 0. 6g ( 精確至 0. 0001g ) , 置于 100 mL 燒杯中, 加 11 高氯酸 20 m L , 微熱溶解試樣, 冷卻后移入 250 m L 容量瓶中, 用水稀釋至刻度, 搖勻.移取試液 50. 00 m L 置于250 m L 碘量瓶中, 加入 11 高氯酸 2 m L, 碘化鉀3 g, 蓋上瓶塞