水催化溴、碘与金属反应的催化机理

水催化溴、碘与金属反应的催化机理

个人推测，这种催化过程可以有两种解释：(1)溴和碘与水发生了微弱的歧化反应，生成了相应的氢卤酸和次卤酸，而氢卤酸可以与金属反应生成金属卤化物和氢气，从而使歧化反应正向移动，生成更多的次卤酸，次卤酸不稳定，分解为氢卤酸和氧气，生成的氢卤酸仍与金属反应，生成金属卤化物和氢气，最终氢气和氧气化合生变回水。但这种解释不太合理，因为氢气和氧气常温下难以化合，反应放出热可以加速反应，但是也不一定会很彻底；(2)溴和碘与水发生了微弱的歧化反应，生成了相应的氢卤酸和次卤酸，次卤酸具有强氧化性，同时氢卤酸参与反应(起酸的作用)，将金属单质氧化为金属卤化物，同时生成水(水就变回来了)。这种解释应该比(1)更加合理。真正的过程应该是二者都存在，第一种估计属于速率控制，而第二种估计属于平衡控制，具体谁更占优势，就不好说了。以锌和碘的反应为例，第(1)种解释为：2 I2 + 2 H2O == 2 HI + 2 HIO (可逆)Zn + 2HI == ZnI2 + H22HIO == 2HI + O2Zn + 2HI == ZnI2 + H22H2 + O2 == 2H2O将以上方程式叠加得：Zn + I2 == ZnI2，证明水是该反应的催化剂；第二种解释为：I2 + H2O == HI + HIO (可逆)Zn + HIO + HI == ZnI2 + H2O将以上方程式叠加得：Zn + I2 == ZnI2，证明水是该反应的催化剂； 对，还有第三种解释，也是可以说得通的：(3)溴和碘与水发生了微弱的歧化反应，生成了相应的氢卤酸和次卤酸，次卤酸将金属氧化成氢氧化物，和金属碘化物，金属氢氧化物与氢卤酸中和，生成水(水就变回来了)：2 I2 + 2H2O == 2HI + 2HIO (可逆)2Zn + 2HIO == Zn(OH)2 + ZnI2Zn(OH)2 + 2HI == ZnI2 + 2H2O将以上方程式叠加得：Zn + I2 == ZnI2，证明水是该反应的催化剂；次卤酸之所以可以发生这样一个反应，原因在于次卤酸(特别是HBrO、HIO)是很弱的酸，有时可以发生碱式解离，表现微弱的碱性。在H—O—X分子中，O—X键的键能不大，可以断裂，解离出X+和OH-，表现微弱的碱性，X+有强氧化性，可以氧化金属离子，生成金属阳离子和X-离子，金属阳离子再与OH-结合，生成金属氢氧化物，而X-离子与金属阳离子结合生成金属卤化物。例如：2HIO == 2OH(-) + 2I(+)，2Zn + 2I(+) == 2Zn(2+) + 2I(-)，Zn(2+) + 2OH(-) == Zn(OH)2，Zn(2+) + 2I(-) == ZnI2 (该反应稀溶液中不存在，因为完全电离)