四碘化锡的实验合成条件探索

黄永刚 王俊丽 冀红英

摘要：本文是以石油醚作为溶剂，用过量的碘和锡发生反应来制备四碘化锡，主要探讨了反应过程中影响四碘化锡产率的条件和因素.实验结果表明：反应温度为90℃，冷却结晶时间为30min，反应生成的四碘化锡产率最高.

关键词：碘;锡;石油醚;四碘化锡;制备

中图分类号：O614  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）08-0023-03

1 前言

四碘化锡为橙红色晶体，熔点145.75℃，沸点364.5℃，具有较强的腐蚀性和杀菌作用，主要用于制造有机锡配合物[1-2].四碘化锡在空气中受潮易水解，易溶于有机溶剂，因此制备四碘化锡需要在固态下或者非水溶剂中进行[3].常用的合成方法主要有：碘蒸汽与金属锡的气-固相合成;氯化亚锡溶液与过量的碘反应得到四碘化锡气体;硫化锡与过量的碘溶液在盐酸的作用下加热，产生四碘化锡;稍过量的锡和易升华的碘在纯的四氯化碳溶液中加热，得到四碘化锡晶体;二氧化锡与浓的氢碘酸加热，有四碘化锡生成[4].

在相同的实验条件下，制备四碘化锡实验选用的非水溶剂有四氯化碳、乙酸-乙酸酐、苯、石油醚等[5-7].在不同的非水溶剂中，四碘化锡的产率均较高.選用四氯化碳作为溶剂时，四碘化锡的色泽好，但是后处理时需要蒸出部分溶剂;以乙酸-乙酸酐为溶剂时，制备的四碘化锡为棕黑色，由于乙酸-乙酸酐与空气接触时会形成爆炸性混合物，使得反应的后续处理比较麻烦[6];在以苯为溶剂制备四碘化锡的过程中，四碘化锡在苯溶剂中的溶解度非常大[7]，为了析出四碘化锡，需要蒸掉苯溶剂，而苯蒸汽和空气中的混合气体能形成爆炸性混合物;在石油醚溶剂中冷却结晶析出的四碘化锡外观较好，而冷的石油醚中四碘化锡的溶解度较小，结合石油醚比较稳定的特点，四碘化锡的合成实验中使用石油醚作为非水溶剂是较为理想的选择.

本实验以碘和锡为原料，选择石油醚为溶剂，合成四碘化锡.并探讨了不同的反应条件对四碘化锡的产率的影响.四碘化锡的实验合成是大学本科的实验内容，在此基础上进行详细的实验条件探索，寻找最优反应条件，为本科生开展此课程奠定基础及提供参考.

2 实验部分

2.1 仪器及试剂

2.2 实验原理

2.1 四碘化锡的制备

用电子天平准确称取锡片0.2000g～0.2060g，再准确称取单质碘0.5000g～0.5060g，将锡片剪成细小碎片后，加入到50mL干净干燥的标准磨口圆底烧瓶中，将碘也一同加入，再加入10mL石油醚，组装好回流管和干燥管，在60℃～90℃的水浴温度下，调节冷凝管的进水量，使紫色蒸汽不高于冷凝管的中间部位，反应过程中开启冷凝装置，以保持冷却，直到紫色蒸汽液滴变为无色为止，则完全反应.停止加热，撤掉水浴，将溶液倒入30mL干燥、洁净的小烧杯里，将圆底烧瓶内壁上附着的四碘化锡晶体，用1～2mL热的石油醚洗涤，将洗涤后的溶液一起倒入上述小烧杯内.将小烧杯放在冰水中冷却结晶，得到橙红色的四碘化锡晶体.结晶完成后，用引流的方法将上层溶液小心的倒入石油醚回收瓶中，最后，将盛有结晶的小烧杯放入水浴上干燥，收集，称量产品，计算产率.得到的四碘化锡的质量及产率如表3所示.

小结：本实验中，反应原料碘的质量不足，锡的质量过量，以碘的质量计算得到产物四碘化锡的质量0.6169g作为理论产量.表3可以看出，多次实验得到的四碘化锡产率在55.1%和76.4%之间.实验过程发现：反应温度和冷却时间是影响四碘化锡产率的主要因素.因此，后面对反应实验条件的探讨主要集中在反应温度和冷却时间上.

2.2 反应温度对四碘化锡产率的影响

准确称取锡片和单质碘，将锡片剪成细小碎片后，和碘一同加入圆底烧瓶中，加入10mL石油醚，分别在60℃、70℃、80℃、90℃的恒温水浴温度下，平行反应三次，后续反应步骤同2.1，得到的四碘化锡的质量及产率数据如表4所示.

由表4可知，在60℃的温度下，反应不发生.随着反应温度的升高，产物四碘化锡的产率逐渐升高，由数据可知，每升高10℃，反应的平均产率增加约7.8%到11.2%.反应温度在90℃时，四碘化锡的产率最高可达74.2%，平均产率达到73.3%.因此最佳的反应温度是90℃.

2.3 冷却时间对四碘化锡产率的影响

准确称取锡片和单质碘，选取水浴温度为90℃，按照反应步骤2.1进行，将盛有产物四碘化锡的小烧杯放在冰水中冷却结晶10-40min，干燥，称量产品，计算产率.得到的四碘化锡的质量及产率数据如表5所示.

由表5可知，随着冷却结晶的时间增加，得到的四碘化锡产率先增加后降低，在冷却时间分别为10min、20min、30min、40min时，平均产率分别为57.3%、63.8%、74.5%、58.4%.在冷却结晶时间为30min时，得到的四碘化锡产率最高.所以最佳的冷却结晶时间为30min.

2.4 制备四碘化锡的最佳反应条件

准确称取锡片和单质碘，选取水浴温度为90℃，按照反应步骤2.1进行，将盛有产物四碘化锡的小烧杯放在冰水中冷却结晶30min，干燥，称量产品，计算产率.得到的四碘化锡的质量及产率数据如表6所示.

小结：选用最佳实验条件合成四碘化锡，得到的产率在72.4%-76.9%之间，平均产率为73.98%.通过上述实验，可以得出结论：反应温度为90℃，冷却结晶时间为30min时，碘与锡进行反应得到的四碘化锡产率最高.

2.5 四碘化锡熔点的测定

在实验中，用熔点仪测定制备的四碘化锡的熔点，实验测定的数据如表7所示.

通过表7的实验数据，可以测得四碘化锡的熔点为146.85℃-147.65℃;四碘化锡的文献熔点为145.75℃，所以测出四碘化锡的熔点与理论上四碘化锡的熔点接近，证实合成的产物为四碘化锡，符合实验要求.

2.6 四碘化锡化学式的确定

将装有剩余锡片的圆底烧瓶放在水浴中加热，目的是挥发掉残留的石油醚溶剂，然后将剩余的锡片取出称量，根据碘的用量和消耗金属锡的量，计算各反应物的物质的量的比值，以确定碘化锡的化学式.实验测定数据如表8所示.

如表8所示，在实验过程中，以4号为基准，计算碘的物质的量为0.5019/126.9=3.9551×10-3mol，锡的物质的量为0.2052/118.71=1.7286×10-3mol，锡与碘的物质的量之比为0.2498，接近1：4，通过实验计算得出碘化锡的分子式为SnI4，符合四碘化锡的理论化学式.

3 实验结论

本文以碘和锡为原料，在非水有机溶剂石油醚中加热制备四碘化锡.通过多次实验探讨反应温度和冷却结晶时间对产物四碘化锡的产率的影响.得到制备四碘化锡的最佳反应条件为：反应物锡稍过量，碘不足的配比下，反应温度为90℃，冷却结晶时间为30min，生成的四碘化锡的产率最高，达到73.98%.实验还对生成的四碘化锡进行了熔点测定和化学式的测定，证实所制备的产物是目标产物四碘化锡.

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参考文献：

〔1〕申泮文，王积涛.化合物词典[M].上海：上海辞书出版社，2002.67.

〔2〕古风才，肖衍繁.基础化学实验教程[M].北京：科学出版社，2001.288.

〔3〕北京师范大学无机化学教研室等.无机化学实验[M].北京：化学工业出版社，2001.214-216.

〔4〕陈寿椿.重要无机化学反应（第三版）[G].上海科技出版社，1982.286-304.

〔5〕郡小红，试论推广微型化学实验的必要性和可行性[J].重庆师范学院学报（自然科学版），1999（16）：146-148.

〔6〕四碘化锡的制备.无机化学学实验[M].北京：高等教育出版社，2001.214.

〔7〕吴仁涛，张欣，李霞.四碘化锡的制备及实验[J].临沂师范学院学报，2004，26（3）：47-49.