| 标题 | Na2S与FeCl3溶液反应的实验探究及思考 |
| 范文 | 朱华英 刘怀乐?? 摘要： 用实证的方法认识Na2S与FeCl3溶液混合与作用，从反应现象去认识反应过程，从而得出这样的认识： 在反应生成的黑色沉淀中，一定有FeS和单质硫S，但不含Fe（OH）3。一般说来，仅在Na2S过量的情况下，黑色沉淀中才可能有Fe2S3。 关键词： 双水解反应； 平行反应； 氧化反应； 先后反应； Fe2S3 文章编号： 10056629（2018）8008803 中图分类号： G633.8 文献标识码： B 20多年前我们仔细思考过Na2S与FeCl3溶液反应的问题，并有文字的叙述[1]。最近有同行朋友不约而同地也以此为题写了一篇文章需要我们斟酌。仔细看了以后，我们觉得还有必要重新审视这个问题。 1 问题背景 在中学不少教辅资料上都出现了Na2S与FeCl3溶液反应的问题，无论是公开讨论也好，抑或是教师在课堂上讲课也好，既有相同的认识，也有不同的声音。例如： （1） 肯定会发生氧化还原反应； 2FeCl3+Na2S2FeCl2+2NaCl+S↓ 2Fe3++S2-2Fe2++S↓ （2） 可能还有黑色Fe2S3和FeS生成； 2Fe3++3S2-Fe2S3↓ Fe2++S2-FeS↓ （3） 是否还有Na2S与FeCl3之间发生所谓的双水解反应； 2FeCl3+3Na2S+6H2O2Fe（OH）3↓+3H2S↑+6NaCl 2Fe3++3S2-+6H2O2Fe（OH）3↓+3H2S↑ （4） FeCl3溶液有氧化性，当FeCl3过量时反应生成的Fe2S3，是否还有可以进一步被FeCl3氧化生成S的可能性。 以上陈述以及反应表达式似乎都是顺理成章的，但有两个问题在教学时需要面对。一是理论假设和实验事实是否一致，二是反应试剂的浓度、加入的先后顺序是否对反应现象和生成物的种类产生影响。 2 反应过程初探 2.1 添加试剂的顺序不同，现象不同 实验1 在稀的Na2S溶液中逐滴加入FeCl3稀溶液，直至过量。 为了观察方便，试管里注入不少于1/3试管体积的Na2S稀溶液，逐滴加入FeCl3稀溶液。从沿着试管壁加入的第1滴FeCl3溶液开始，静置观察几秒钟之后再振荡，可见即刻有浓浓的黑墨色沉淀生成；当滴入第2滴，第3滴，直至FeCl3溶液过量，可见黑色沉淀在逐渐增多之后又逐渐部分溶解，呈黄褐色浑浊样。 鉴于Na2S溶液呈强碱性反应，反应开初，FeCl3与Na2S溶液之间主要是以发生简单离子反应（复分解反应）为主，生成Fe2S3沉淀： 由于FeCl3溶液的浓度很稀，氧化能力弱，以下反应很难发生，即使发生了，在数量上也是很次要的。 随着生成黑色沉淀（Fe2S3）量的增多，Na2S溶液消耗殆尽时，溶液的pH减小，FeCl3的氧化性相对增强，因此反应后期滴入的FeCl3溶液可能将Fe2S3溶解（氧化），使反应混合液呈黄褐色浑浊样。 实验2 在稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液，直至过量。 注意观察，当第1滴Na2S溶液与FeCl3溶液接触的一瞬间，也立即生成浓墨黑样的Fe2S3沉淀，当沉淀下沉扩散时又可以被下层的FeCl3溶解（氧化），这时的溶液因混有单质S呈黄褐色样（反应同前）。待后继滴入的Na2S把FeCl3消耗殆尽时（最先滴入的S2-几乎全部转化成单质S，黄褐色样更加浑浊；溶液中的Fe3+也几乎全部转化为Fe2+），之后滴入的S2-则与Fe2+结合生成大量同样呈浓墨黑样的FeS沉淀。反应过程可大致表示于下： 2.2 所用试剂的浓度、用量不同，现象也不同 不同浓度的FeCl3和Na2S溶液相混合，可以有下所示的4种不同作用情况： 如果相互滴加試剂的顺序、试剂的浓度不同，①②③种情况跟实验1和实验2的现象是基本相同（或相似）的，唯独第④种情况的反应显著放热。似乎可以这样认为，只要溶液稀了，反应热会被稀释，热现象不明显。 实验5 在FeCl3的浓溶液中，逐滴加入浓的Na2S直至过量。反应主要生成大量墨黑色的Fe2S3和FeS的混合沉淀。尽管不可避免也会有Fe3+与S2-，以及Fe3+与Fe2S3间的氧化还原反应生成黄色单质S，但是由于深黑色FeS等的掩盖作用，黄色无法显现出来。 实验6 在Na2S的浓溶液中，逐滴加入浓的FeCl3溶液，直至过量。反应开初也生成墨黑色的硫化物沉淀，但到反应后期，由于Fe3+的氧化作用，致使S2-、 Fe2S3、 FeS中的S均被Fe3+氧化成单质S，整个反应产物呈明显的淡黄色浑浊。实验5和实验6一墨一黄，形成鲜明的对比。 实验7 由实验1～实验6所得到的黑色沉淀，分别静置过夜，用吸液滴管吸出（弃去）上层清液，然后在沉淀中加入适量的酒精，振荡，静置，然后把静置后的上层清液吸出，轻轻注入盛有半试管水的液面上，你会发现液面上立即显白色浑浊，这是溶解在酒精中的S，因改换溶剂（水）而被析出。这是墨黑色沉淀中有单质S存在的铁证。 3 不可忽视的两个问题 3.1 沉淀中有没有Fe（OH）3 根据Na2S和FeCl3溶液的酸碱性，似乎顺理成章地可以写这两种盐溶液之间所谓的双水解反应： 于是，有人认为黑色沉淀中也含有Fe（OH）3。 我们认为，Na2S与FeCl3溶液之间的反应，无论是Na2S滴入FeCl3溶液中，还是FeCl3滴进Na2S溶液中，又特别是在Na2S溶液过量的情况下，黑色沉淀中几乎不可能有Fe（OH）3存在。下面的实验有力地支持了这种认识。 实验8 试管里装入新制的、经水充分洗涤呈中性的Fe（OH）3沉淀，当滴入Na2S溶液时，可见棕色的Fe（OH）3沉淀慢慢变成了黑色。如果把这种沉淀洗涤后加入FeCl3溶液，沉淀又复溶解。 3.2 FeCl3溶液不宜酸化 习惯上都要在配制好的FeCl3溶液中加几滴稀盐酸以防止FeCl3水解，本实验中若将FeCl3溶液酸化是不恰当的。原因有二： （1） Na2S容易被氧化成Na2SO3。即使是新购进的分析纯Na2S也多少含有少 量被氧化生成的Na2SO3。所以，将试剂Na2S溶液酸化，会出现乳白色浑浊。 显然，用盐酸去酸化FeCl3溶液对本实验会有干扰。 （2） 酸化的FeCl3的氧化性，比没有酸化的FeCl3溶液有更强的氧化性， 可能会产生多种干扰影响对本实验的观察和认识。 综上可见，Na2S与FeCl3溶液混合，无论溶液是稀是浓，也无论是Na2S滴入FeCl3溶液中，抑或是FeCl3滴入Na2S溶液中，也仅仅是反应过程稍有不同。在所生成的沉淀中，一定含有FeS和单质S，但不含Fe（OH）3，也仅在Na2S过量的情况下，沉淀中才可能含有Fe2S3。 4 导教导学思考 FeCl3与Na2S溶液之间的反应在教学中所要讨论的问题可能远不止这些，但它带给我们以人为本（以学生为本）的导学思想可能还远不止这些。我们认为，明确以下几点导学思想会更有益处： 第一，类似像FeCl3与Na2S溶液之间的反应，在中学化学里作定量研究意义不大，要刻意去配制有准确浓度的试剂来做实验也没必要；两种溶液的浓度——浓与稀都是相对的，只要浓与稀在实验现象上有明显差别，则足以论证和说明问题。 第二，导学中应强调反应过程，特别是通过观察化学现象去认识化学反应过程，进而体味化学反应的复杂性： （1） 反应物相同，反应物的浓度、添加试剂的顺序不同，反应的现象、反应的过程都可能不相同。 （2） 一般来说，一个化学方程式可以表达一个事实；但是反过来，一个事实很难用一个方程式来表达。 （3） 反应物相同，条件不同，生成物不相同的反应已为大家熟知；还有反应条件相同，而又同时发生多种平行反应，也要讓学生有所了解和理解。 第三，有条件的学校和班级，在教师的指导下，让学生亲自动手做实验，让他们感受“只有理论指导下的实践才是能动的实践，没有理论指导的实践是盲目的实践；盲目的实践比什么都可怕”的道理。 参考文献： [1]刘怀乐著.中华化学教学实证与求索[M].重庆： 西南师范大学出版社， 2002： 129～134. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。