細(xì)微之處顯本真

王海富

摘要：探究FeCl3水解平衡移動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)反應(yīng)物溶解的現(xiàn)象，以及生成物濃度增大時(shí)不同平衡之間競(jìng)爭(zhēng)的探究。

關(guān)鍵詞：水解平衡，F(xiàn)eCl3晶體，濃鹽酸，黃色，棕黃色

文章編號(hào)：1008-0546（2022）04-0093-01

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04.021

人教版選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》73頁(yè)[探究]反應(yīng)條件對(duì)FeCl3水解平衡的影響[1]。根據(jù)教材提供的實(shí)驗(yàn)用品，向0.01mol/LFeCl3溶液中加入少量FeCl3晶體，以期增大氯化鐵的濃度，水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，溶液的顏色加深;向0.01mol/LFeCl3溶液中加入少量濃鹽酸，以期增大氯化氫的濃度，水解平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，溶液的顏色變淺。

關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，筆者有兩點(diǎn)實(shí)踐體會(huì)和各位同仁交流分享，歡迎大家批評(píng)指正。

1.常溫下，將FeCl3晶體溶解在pH=2左右的0.01mol/LFeCl3溶液或pH=7的蒸餾水中是否會(huì)形成懸濁液？

不少老師憑自身經(jīng)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問(wèn)，根據(jù)Ksp[Fe（OH）3]=2.8×10-39，0.1mol/LFeCl3溶液中Fe3+開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)溶液的pH分別為1.87、3.2。常溫下，將FeCl3晶體溶解在pH=2左右的0.01mol/LFeCl3或pH=7的蒸餾水中應(yīng)該形成懸濁液。事實(shí)是否如此呢？

筆者將FeCl3晶體溶解在0.01mol/LFeCl3溶液或蒸餾水中，均得到了棕黃色液體，且具有丁達(dá)爾效應(yīng)。說(shuō)明FeCl3晶體溶于0.01mol/LFeCl3溶液或蒸餾水均沒(méi)有得到淡紫色的[Fe（H2O）6]3+，而是逐漸水解生成棕黃色的[Fe（OH）（H2O）5]2+及二聚體[Fe2（OH）2（H2O）8]4+;隨著pH升高，生成棕色的β-FeO（OH）膠體;隨著pH繼續(xù)升高，溶液由黃棕色逐漸變?yōu)榧t棕色，最后析出紅棕色的膠狀Fe（OH）（3或Fe2O3·nH2O）沉淀[2]。

人教版必修第一冊(cè)8頁(yè)[實(shí)驗(yàn)1-1]向沸水中逐滴加入5～6滴FeCl3飽和溶液，繼續(xù)加熱至液體成紅褐色，停止加熱，得=到Fe（OH）3膠體[3];如果持續(xù)加熱則得到Fe（OH）（3或Fe2O3·nH2O）的懸濁液。

FeCl3+3H2O△Fe（OH）（3膠體）+3H+

因?yàn)槌掷m(xù)加熱有利于膠體的聚沉，以及持續(xù)加熱及氫離子濃度減小均促進(jìn)水解，說(shuō)明只有在更高的溫度或pH下，最終才生成Fe2O3·nH2O。而常溫下FeCl3晶體充分溶解在蒸餾水中，溶液的pH可以達(dá)到1左右，該情況下難以形成懸濁液。實(shí)驗(yàn)室中配制FeCl3溶液時(shí)經(jīng)常加入一些鹽酸，主要考慮FeCl3溶液久置，鹽酸揮發(fā)，pH變大，會(huì)形成懸濁液。不少老師基于這樣的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)，誤以為本實(shí)驗(yàn)中FeCl3晶體溶解在0.01mol/LFeCl3或蒸餾水中也會(huì)形成懸濁液。

實(shí)際上，向0.01mol/LFeCl3溶液中加入少量FeCl3晶體，增大了氯化鐵的濃度，水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，溶液的顏色加深，與教材設(shè)計(jì)的初衷一致，可以達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。

2.向棕黃色FeCl3溶液中滴入濃鹽酸的量不同，溶液的顏色為什么會(huì)發(fā)生變化？

不少老師根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)FeCl3水解方程式：Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+，氫離子濃度增大，平衡左移，鐵離子濃度增大，顏色變淺。而事實(shí)上，筆者向棕黃色FeCl3溶液中滴入2-3滴濃鹽酸，瞬間變黃色，顏色變淺;當(dāng)繼續(xù)滴入濃鹽酸時(shí)，黃色液體又變成了棕黃色。這是為什么呢？

在鹽酸中，F(xiàn)e3+與氯離子形成黃色的[FeCl4]-及[FeCl（4H2O）2]-配離子，易溶于水的黃色FeCl3·6H2O，實(shí)際上是一種配位化合物[Fe（H2O）4Cl2]Cl·2H2O，其中的配位單元具有反式結(jié)構(gòu)。FeCl3在水溶液中隨著氯離子濃度的不同，可能以[FeC（lH2O）5]2+，[FeCl（2H2O）4]+，[FeCl（4H2O）2]-等形式存在[4]。

[FeC（lH2O）5]2++Cl-[FeCl（2H2O）4]++H2O

[FeCl（2H2O）4]++2Cl-[FeCl（4H2O）2]-+2H2O

筆者向棕黃色FeCl3溶液中滴入2-3滴6mol/L硫酸，液體變黃色;隨著硫酸的加入，液體沒(méi)有出現(xiàn)棕黃色。由此可見(jiàn)，隨著濃鹽酸量的增多，氯離子濃度增大，上述絡(luò)合平衡與FeCl3水解平衡之間可能形成競(jìng)爭(zhēng)，從而導(dǎo)致液體顏色的變化。建議教材在本實(shí)驗(yàn)中盡可能回避鹽酸，減少氯離子的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的干擾，應(yīng)選擇更為理想的試劑。

中學(xué)課本上貌似簡(jiǎn)單的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，里面卻包含了較多的、復(fù)雜的道理或原理。如果教師僅僅限于簡(jiǎn)單的操作或者完成教學(xué)任務(wù)，而忽視細(xì)微之處的變化，那就失去了一次自我思考和成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)特別強(qiáng)調(diào)教師的動(dòng)手和實(shí)踐，現(xiàn)象反常一定事出有因。教師只有積極探究其中的“因”，知曉其中的“真”，才能不斷地向?qū)W生傳授求是的教學(xué)本真，這也是新課程、新教材、新高考形勢(shì)下的教學(xué)評(píng)一體化育人的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]王晶，鄭長(zhǎng)龍.普通高中教科書（必修1）[M].北京：人民教育出版社，2020：8.

[2]王晶，鄭長(zhǎng)龍.普通高中教科書·化學(xué)反應(yīng)原理（選擇性必修1）[M].北京：人民教育出版社，2020：73.

[3]北京師范大學(xué)，華中師范大學(xué)，南京師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室.無(wú)機(jī)化學(xué)（下冊(cè)第四版）[M].北京：高等教育出版社，2007：770.

[4]宋天佑等.無(wú)機(jī)化學(xué)（下冊(cè)第一版）[M].北京：高等教育出版社，2012：641.