FeCl3與FeSO4混合溶液中Fe2+檢驗方法的實驗探究

董順+胡長庚

摘要：對同時含有Fe3+和Fe2+的混合溶液中Fe2+的幾種常用檢驗方法的使用條件進行了驗證和探究，發現較理想的檢驗試劑為K3[Fe（CN）6]溶液和KMnO4溶液。

關鍵詞：Fe2+的檢驗；KSCN溶液；KMnO4溶液；溴水；K3[Fe（CN）6]溶液

文章編號：1005–6629（2017）3–0079–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題提出

某些資料[1]顯示，對含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+的檢驗通常采用向混合溶液中滴加酸性KMnO4溶液或溴水，通過觀察溶液是否褪色來判斷是否含有Fe2+。而有些教師認為溶液中的Cl-會對Fe2+的檢驗產生干擾。還有些資料和不少教師認為不能采用先滴加KSCN溶液再滴加氯水（或H2O2溶液）的方法檢驗溶液中是否含有Fe2+。

混合溶液中滴加酸性KMnO4溶液或溴水，真的能檢驗溶液中的Fe2+嗎？Cl-對Fe2+的檢驗真的有干擾嗎？用先滴加KSCN溶液再滴加氯水（或H2O2溶液）的方法真的不能檢驗Fe3+溶液中是否含有Fe2+嗎？有沒有檢驗Fe2+的更可靠的方法？

2 實驗探究

2.1 實驗藥品

FeCl3·6H2O（AR，天津市科密歐化學試劑有限公司）、FeSO4·7H2O（AR，天津市科密歐化學試劑有限公司）、NaCl（AR，天津市科密歐化學試劑有限公司）、0.1 mol·L-1溴水、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、37%的濃鹽酸、0.1 mol·L-1 HCl、1：5稀硫酸、5% H2O2溶液、0.5 mol·L-1 NaBr溶液、0.1 mol·L-1 KSCN溶液、0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液等

2.2 實驗準備

（1）用托盤天平稱量3.0g FeCl3·6H2O固體于250mL燒杯中，加2mL濃鹽酸和98mL蒸餾水溶解，得濃度約為0.1 mol·L-1的FeCl3溶液，備用。

（2）用托盤天平稱量3.0g FeSO4·7H2O固體于250mL燒杯中，加98mL蒸餾水溶解，再加少許Fe粉和2mL 1：5稀硫酸酸化，得澄清的濃度約為0.1 mol·L-1的FeSO4溶液，備用。

（3）用托盤天平稱量3.0g FeSO4·7H2O固體于250mL燒杯中，加100mL蒸餾水溶解，溶液較渾濁，得混有較多Fe3+、濃度約為0.1 mol·L-1的FeSO4溶液，沒加酸酸化，備用。

（4）用托盤天平稱量2.0g NaCl固體于250mL燒杯中，加100mL蒸餾水溶解，得濃度約為0.3 mol·L-1的NaCl溶液，備用。

2.3 實驗操作及現象

2.3.1 探究KSCN-H2O2溶液檢驗方法

[實驗1]取2mL放置一段時間的沒加酸的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液，溶液立即變為紅色，再滴加5%的H2O2溶液0.5mL，溶液紅色明顯加深。

[實驗2]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴KSCN溶液，溶液變為淺紅色，再滴加1滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，溶液紅色加深。將上述溶液分為兩等份，一份滴加0.5mL 5%的H2O2溶液，另一份滴加0.5mL蒸餾水，前者紅色較深。

[實驗3]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴KSCN溶液，溶液變為淺紅色，再滴加0.5mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，溶液變為血紅色，將上述溶液分為兩等份，一份滴加0.5mL 5%的H2O2溶液，另一份滴加0.5mL蒸餾水，兩者紅色不易區分。

2.3.2 探究KMnO4溶液檢驗方法

[實驗4]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色立即褪去。

[實驗5]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，溶液呈紫紅色，加熱至沸，顏色無變化。

[實驗6]取2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，加熱至沸顏色無變化。

[實驗7]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，溶液呈淺紫色，滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，溶液仍呈紫紅色，加熱至沸，紫紅色褪去。

[實驗8]取2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，溶液仍呈紫紅色，加熱至沸，紫紅色褪去。

[實驗9]取2mL 37%濃鹽酸于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色立即褪去，溶液呈褐色。

[實驗10]取2mL稀鹽酸于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，用酒精燈加熱至沸，紫紅色褪去，溶液呈褐色。

[實驗11]在①號試管中加入2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液和1滴0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，在②號試管中加入2mL蒸餾水，在③號試管中加入2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液，然后向上述三支試管中分別滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，試管②和③溶液顏色相同均為紫紅色，試管①中紫紅色明顯較②和③中的淺。

[實驗12]取2mL 0.3 mol·L-1 NaBr溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，再滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，紫紅色立即褪去，溶液呈黃色。

2.3.3 探究溴水檢驗方法

[實驗13]在④號試管中加入1mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液和1mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，在⑤號試管中加入2mL蒸餾水，在⑥號試管中加入2mL沒加酸的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液（含有微量Fe3+雜質），然后向上述三支試管中分別滴加1滴較濃的溴水，試管④中顏色變化不明顯，試管⑤中溶液呈淺橙色，試管⑥中溶液接近無色。

2.3.4 探究鐵氰化鉀溶液檢驗方法

在Fe3+的溶液中加入KCN溶液可得到深紅色的K3[Fe（CN）6]（鐵氰化鉀），又名赤血鹽。這種化合物是檢驗Fe2+的試劑。赤血鹽的溶液遇到Fe2+離子立即產生名為縢氏藍（Turbull）的深藍色沉淀。

人教版《化學反應原理》[2]教材認為發生反應的方程式為：

3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2↓

文獻[3]及一些無機化學[4]教材認為發生反應的化學方程式為：

K++Fe2++[Fe（CN）6]3-=KFe[Fe（CN）6]↓

[實驗14]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，立即產生大量藍色沉淀。

[實驗15]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，溶液變為褐色。

[實驗16]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，滴加1滴稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，再滴加1滴0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，立即產生大量藍色沉淀。

[實驗17]在⑦號試管中加入12mL蒸餾水，滴加1滴稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，在⑧號試管中加入2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，滴加1滴稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，再加入10mL蒸餾水，在⑨號試管中加入2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，再加入10mL蒸餾水，在⑩號試管中加入12mL蒸餾水，然后向上述四支試管中分別滴加1滴黃色的0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，⑦號試管內溶液呈藍色，⑧號試管內溶液呈藍綠色，⑨號試管內溶液呈淡黃色，⑩號試管內溶液呈淡淡的黃色。

3 解釋及結論

3.1 對KSCN-H2O2溶液檢驗方法的討論

由[實驗1]～[實驗3]的現象可知，當溶液中Fe2+離子濃度較Fe3+離子濃度大得多時，可以用KSCN-H2O2溶液檢驗其中的Fe2+，當Fe3+離子濃度較大時，不宜用該方法。

實驗中發現用30%的H2O2溶液可使溶液紅色褪去，再滴加KSCN溶液，恢復紅色，顯然是由于H2O2將SCN-氧化所致，文獻[5]中認為發生反應的方程式為：2KSCN+6H2O2=2HCN↑+K2SO4+ H2SO4+4H2O。因此H2O2的濃度不宜過大。

[結論1] KSCN-H2O2溶液可以檢驗含有少量Fe3+離子溶液中的Fe2+離子。

3.2 對KMnO4溶液檢驗方法的討論

由[實驗5]～[實驗11]的現象可知，一般情況下，Cl-對Fe2+離子的檢驗不會產生干擾，但在酸性條件下加熱時會干擾Fe2+的檢驗。

由[實驗12]的現象可知，在酸性條件下Br-離子對Fe2+離子的檢驗會產生干擾，但在酸性不太強時不會干擾。

[結論2]通常情況下可以用KMnO4溶液檢驗Fe3+離子溶液中含有的Fe2+離子，但有時會出現某些離子（如Cl-、Br-）的干擾情況。

3.3 對溴水檢驗方法的討論

由[實驗13]現象可知，由于溴水顏色與Fe3+離子的溶液顏色接近，因此現象不太明顯。

[結論3]不宜用溴水檢驗含有較多Fe3+離子溶液中的Fe2+離子。

3.4 對鐵氰化鉀溶液檢驗方法的討論

由[實驗14]～[實驗16]的現象可知，鐵氰化鉀溶液是檢驗溶液中Fe2+離子的較為理想的試劑，現象明顯，且能排除Fe3+離子的干擾。

[實驗17]為對照實驗，由實驗現象可知，鐵氰化鉀溶液不僅能檢驗溶液中微量的Fe2+離子，且在Fe3+離子與Fe2+離子的濃度相差較大時依然可以檢驗混合溶液中的Fe2+離子。

[結論4]鐵氰化鉀溶液是檢驗溶液中Fe2+的最理想試劑。通過實驗發現鐵氰化鉀溶液可檢驗溶液中濃度約為10-4 mol·L-1以上的Fe2+離子。

參考文獻：

[1]張廣慶.創新方案：2017新課標高考總復習化學（魯科版）（第1版）[M].合肥：安徽科學技術出版社，2016：43.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學反應原理（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：87.

[3]董順等.黃血鹽與Fe3+反應的化學方程式應該怎樣書寫[J].化學教學，2012，（9）：73.

[4]武漢大學，吉林大學等校編.無機化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1994：1017～1022.

[5]王偉.實驗讓學生的思維插上翅膀——從Fe2+的檢驗說起[J].中小學實驗與裝備，2010，（2）：42.