FeCl3溶液與KI溶液反應限度實驗的困惑與研究

祁學俊　孫　玉

（江蘇省睢寧高級中學 江蘇睢寧221200）

FeCl3溶液與KI溶液反應限度實驗的困惑與研究

祁學俊孫玉

（江蘇省睢寧高級中學 江蘇睢寧221200）

一、問題的提出

蘇教版《普通高中課程標準實驗教書》——《化學2》P32頁。為證明化學反應是有限度的，設計了如下實驗：“取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加0.1mol/LFeCl3溶液5～6滴，繼續加入2mLCCl4，充分振蕩。靜置、觀察現象。取上層清液，用KSCN溶液檢驗是否還存在Fe3+?！?/p>

預設的現象與結論：KI溶液與FeCl3溶液混合后溶液顯棕黃色，加入CCl4振蕩、靜置，溶液上下分層，上層為黃色，下層為紫紅色；向上層清液中滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色。通過上述實驗證明，過量的碘化鉀與少量的氯化鐵溶液充分反應，Fe3+并未完全轉化為Fe2+，FeCl3與KI反應沒有安全進行到底，該反應有一定的限度。

實際生成的現象：向KI溶液中滴加FeCl3溶液時，溶液呈紅棕色；加入CCl4，充分振蕩、靜置后，溶液上下分層，下層為紫紅色，上層略有變淺但仍為紅棕色。取上層清液滴加KSCN溶液，溶液顏色并沒有明顯的變化。

KI溶液與FeCl3溶液混合后，溶液為什么呈紅棕色？加入CCl4萃取，為什么不能將溶液中碘完全萃取呢？向上層清液滴加KSCN溶液，溶液的顏色為什么沒有出現預想的血紅色呢？

二、理論探討

1.在水溶液中，當溶液的pH＜0時，Fe3+主要以淡紫色的﹝Fe（H2O）6﹞3+離子存在。如果使溶液的pH提高到2～3時，水解趨勢很明顯，聚合傾向增大，溶液顏色為黃棕色，隨著pH繼續升高，溶液由黃棕色逐漸變為紅棕色。Fe3+與SCN-生成不同組成的絡離子：Fe（SCN）x3-x（x=1，2，……，6）。堿能分解紅色絡合物，生成Fe（OH）3沉淀。因此，Fe3+與I-反應及Fe3+的檢驗都需要在酸性條件下進行。

2.25℃時，碘在水中的溶解度為0.0013mol·L-1（0.34g/L），溶液呈黃色，碘在KI溶液中，I-+I2?I-3（298K時，平衡常數為710），I2的溶解度大大增加，溶液顏色變為紅褐色。等體積的CCl4從碘水中萃取I2時，全量一次萃取，萃取百分率可達98.8%，若分三次萃取，萃取百分率接近100%。碘化鉀既可以增大碘的溶解度，同時又可以使碘不能安全被CCl4萃取。

3.反應：2Fe3++2I-=2Fe2++2I2的平衡常數K= 1.02×109＞107，該反應是一個可逆程度很小的反應。根據教材中的反應物用量，通過計算可知，反應后溶液中Fe3+濃度的最大值為0.364ppm，小于其最低檢出濃度5ppm。在KI過量的前提下，若增加FeCl3溶液用量，可使溶液中Fe3+的濃度超過最低檢出濃度。

三、實驗探究

﹝實驗1﹞取0.1mol/LFeCl3溶液2mL，滴加KSCN溶液2～3滴，觀察現象。繼續向溶液中滴加氫氧化鈉溶液，觀察現象。

實驗現象：黃色→血紅色→紅褐色沉淀，溶液呈無色。

﹝實驗2﹞分別取出2mL碘的四氯化碳溶液于兩支試管中，向一支試管中加入2mL水，另一支試管中加入2mL碘化鉀溶液，振蕩、靜置，觀察現象。

實現現象：加水的試管中液體上下分層，上層為無色，下層紫紅色。加碘化鉀溶液的試管中液體上下分層，上層為紅棕色，下層溶液紫紅色變淺。

﹝實驗3﹞取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加酸化后（溶液顏色為淡黃色）的0.1mol/LFeCl3溶液2mL，觀察現象。繼續加入2mLCCl4，充分振蕩、靜置，觀察現象。取上層清液，滴加KSCN溶液，觀察現象。

實驗現象：無色→紅棕色→上下分層，上層紅黃色，下層紫紅色→顏色加深，偏血紅色。

通過實驗說明，溶液的酸堿性，反應物碘化鉀和氯化鐵的用量等對實驗結果都存在一定程度的影響。同時反應物的濃度不能太大，否則溶液顏色太深，影響實驗現象的觀察。教材的實驗方案可以說明該反應的化學反應速率較快，達到平衡的時間較短。

四、實驗方案改進

取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加酸化后（溶液顏色為淡黃色）的0.1mol/LFeCl3溶液2mL，觀察現象。繼續加入2mL，觀察現象。繼續加入2mLCCl4，充分振蕩，靜置，觀察現象。用膠頭滴管取上層清液3～5滴于點滴板上，滴加KSCN溶液2滴，觀察現象。

實驗現象：無色→紅棕色→上下分層，上層紅黃色，下層紫紅色→血紅色。

改進后的實驗，現象非常明顯，能夠實現教材設計此實驗的教學目標；點滴板的使用有利于溶液顏色變化的觀察。

參考文獻

［1］北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學.無機化學［M］.北京：高等教育出版社，2003：469，773

［2］華中師范大學，東北師范大學，陜西師范大學，北京師范大學.分析化學［M］.北京：高等教育出版社，2006：22，310

［3］陳碧華.氯化鐵溶液與碘化鉀溶液反應限度實驗探究［J］.化學教學，2008，（9）：17

［4］魏巍.蘇教版（化學2）化學反應限度中兩個實驗的討論［J］.化學教學，2008，（1）：75

文章編號：1008-0546（2010）10-0073-01中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2010.10.030