細微之處顯本真

王海富

摘要：探究FeCl3水解平衡移動實驗中，對反應物溶解的現(xiàn)象，以及生成物濃度增大時不同平衡之間競爭的探究。

關鍵詞：水解平衡，F(xiàn)eCl3晶體，濃鹽酸，黃色，棕黃色

文章編號：1008-0546（2022）04-0093-01

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04.021

人教版選擇性必修1《化學反應原理》73頁[探究]反應條件對FeCl3水解平衡的影響[1]。根據教材提供的實驗用品，向0.01mol/LFeCl3溶液中加入少量FeCl3晶體，以期增大氯化鐵的濃度，水解平衡向正反應方向移動，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，水解平衡向逆反應方向移動，溶液的顏色變淺。

關于本實驗，筆者有兩點實踐體會和各位同仁交流分享，歡迎大家批評指正。

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

不少老師憑自身經驗會產生這樣的疑問，根據Ksp[Fe（OH）3]=2.8×10-39，0.1mol/LFeCl3溶液中Fe3+開始沉淀和沉淀完全時溶液的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的蒸餾水中應該形成懸濁液。事實是否如此呢？

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，且具有丁達爾效應。說明FeCl3晶體溶于0.01mol/LFeCl3溶液或蒸餾水均沒有得到淡紫色的[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8頁[實驗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+

因為持續(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水解，說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可以達到1左右，該情況下難以形成懸濁液。實驗室中配制FeCl3溶液時經常加入一些鹽酸，主要考慮FeCl3溶液久置，鹽酸揮發(fā)，pH變大，會形成懸濁液。不少老師基于這樣的經驗和認識，誤以為本實驗中FeCl3晶體溶解在0.01mol/LFeCl3或蒸餾水中也會形成懸濁液。

實際上，向0.01mol/LFeCl3溶液中加入少量FeCl3晶體，增大了氯化鐵的濃度，水解平衡向正反應方向移動，溶液的顏色加深，與教材設計的初衷一致，可以達到理想的實驗效果。

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發(fā)生變化？

不少老師根據自己的經驗，根據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;當繼續(xù)滴入濃鹽酸時，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構。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，液體沒有出現(xiàn)棕黃色。由此可見，隨著濃鹽酸量的增多，氯離子濃度增大，上述絡合平衡與FeCl3水解平衡之間可能形成競爭，從而導致液體顏色的變化。建議教材在本實驗中盡可能回避鹽酸，減少氯離子的競爭反應對本實驗的干擾，應選擇更為理想的試劑。

中學課本上貌似簡單的一個實驗，里面卻包含了較多的、復雜的道理或原理。如果教師僅僅限于簡單的操作或者完成教學任務，而忽視細微之處的變化，那就失去了一次自我思考和成長的機會。化學實驗特別強調教師的動手和實踐，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”，才能不斷地向學生傳授求是的教學本真，這也是新課程、新教材、新高考形勢下的教學評一體化育人的關鍵。

參考文獻

[1]王晶，鄭長龍.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，鄭長龍.普通高中教科書·化學反應原理（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，華中師范大學，南京師范大學無機化學教研室.無機化學（下冊第四版）[M].北京：高等教育出版社，2007：770.

[4]宋天佑等.無機化學（下冊第一版）[M].北京：高等教育出版社，2012：641.