淺談教材“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)3：鹽類水解應(yīng)用”中的問(wèn)題

關(guān)鍵詞：鹽類水解；氯化鐵；鹽酸；配合物； Al₂（SO₄）₃ 溶液文章編號(hào)： 1005-6629（2025）06-0081-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

現(xiàn)行人教版普通高中教科書(shū)《化學(xué)選擇性必修一》第92頁(yè)，“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)3：鹽類水解應(yīng)用\"實(shí)驗(yàn)里有如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)[1]：

實(shí)驗(yàn)1：向一支試管中加入少量 FeCl₃ 晶體，然后加入 5mL 蒸餾水，振蕩，觀察并記錄現(xiàn)象。再向試管中加入 2mL 濃鹽酸，振蕩，觀察并記錄現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)2：向三支試管中分別加入 5mL 混有少量泥土的渾濁水，然后向其中的兩支試管中分別加入 2mL 飽和 FeCl₃ 溶液 .2mL1mol/LAl₂（SO₄）₃ 溶液，振蕩。把三支試管放在試管架上，靜置 5min ，觀察并記錄現(xiàn)象，同時(shí)進(jìn)行比較。

筆者在帶著學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，遇到了兩個(gè)問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)1中加入 2mL 濃鹽酸，觀察不到顏色變淺；實(shí)驗(yàn)2中無(wú)法配制出1mol/L Al₂（SO₄）₃ 溶液。

1為什么少量晶體溶解在五毫升蒸餾水中，加入2mL 濃鹽酸后，未觀察到顏色變淺

按照教材和配套的教參，實(shí)驗(yàn)1中涉及的離子方程式為：

Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺

實(shí)驗(yàn)的意圖很明顯，是為了通過(guò)加人濃鹽酸，增加體系中氫離子濃度，抑制鐵離子水解，使顏色較深的氫氧化鐵轉(zhuǎn)化為顏色較淺的水合鐵離子。

但學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，卻出現(xiàn)了和預(yù)期相反的現(xiàn)象：加人 濃鹽酸后，溶液顏色不僅未變淺，反而加深了。

為何實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期相反呢？是氯化鐵溶液濃度不合適，還是其他原因？

課后利用學(xué)校“開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目”，和學(xué)生一起進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。

（1）從試劑瓶里取出一塊氯化鐵晶體，用小刀切成大小不等的幾個(gè)小塊，將不同大小的氯化鐵晶體稱量后分別放入四支試管中，加入 5mL 蒸餾水，充分溶解（見(jiàn)表1）。

（2）為了便于觀察對(duì)比，將上述的4組氯化鐵溶液每組平均分成三份，裝入3支試管中，放置在試管架上，向每組的第二支試管中加入 1mL 濃鹽酸，第三支試管中加入 1mL 蒸餾水，振蕩混合均勻，觀察到加入 1mL 濃鹽酸的試管與加入 1mL 蒸餾水的試管對(duì)比，顏色均明顯加深。

為何向不同濃度的氯化鐵溶液中，加入濃鹽酸，均出現(xiàn)顏色加深的情況呢？

查閱資料發(fā)現(xiàn)，鐵離子可與鹵素離子形成配合物，F(xiàn)e與CI之間（或Fe與OH之間）存在著較強(qiáng)的極化效應(yīng)，當(dāng)Fe（Ⅱ）的氯配合物吸收部分可見(jiàn)光后集中在氯原子一端的電子可向Fe（ⅡI）躍遷（ FeCl ），這類電子躍遷稱為電荷躍遷（又叫電荷轉(zhuǎn)移）。由于這種躍遷是一種允許的電荷躍遷，對(duì)光有很強(qiáng)的吸收，吸收譜帶的摩爾吸收率很大，數(shù)量級(jí)通常在 10⁴ 左右[2]。所以電荷轉(zhuǎn)移譜帶往往掩蓋了高能的自旋禁阻譜帶。因電荷轉(zhuǎn)移吸收拖尾進(jìn)入了可見(jiàn)光區(qū)，使得發(fā)生這種躍遷的物質(zhì)常呈現(xiàn)較深的顏色[3]

會(huì)不會(huì)是因?yàn)榧尤霛恹}酸后，鹽酸中的氯離子和溶液中的鐵離子形成了配合物，導(dǎo)致顏色加深？

基于此，筆者對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)：

（3）在試管中分別取黃豆大小氯化鐵固體，加入5mL 蒸餾水，充分溶解后分裝在3支小試管中，放置在試管架上。向第二支小試管中加人 1mL 飽和氯化鈉溶液，充分振蕩，向第三支試管中加入 1mL 蒸餾水，對(duì)比觀察，加入飽和氯化鈉溶液試管內(nèi)顏色明顯變深。

（4）再向第一支試管內(nèi)逐滴加入濃鹽酸，加入第一滴濃鹽酸后，可明顯觀察到氯化鐵溶液顏色明顯變淺。繼續(xù)滴加濃鹽酸至7＼～9滴時(shí)，溶液顏色開(kāi)始加深，隨著試管內(nèi)濃鹽酸量的增加，顏色也越來(lái)越深。

結(jié)合文獻(xiàn)資料，不難解釋教材實(shí)驗(yàn)中，加入 2mL 濃鹽酸顏色變深是因?yàn)橐氪罅柯入x子后，生成了顏色較深（黃色）的鐵的氯離子配合物。

教材本意是想通過(guò)加入鹽酸，抑制鐵離子的水解，但由于忽略了氯離子和鐵離子形成的配合物對(duì)體系顏色的影響。導(dǎo)致學(xué)生在按照教材提供的用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察不到預(yù)期現(xiàn)象，造成了困惑。

因此建議將該實(shí)驗(yàn)中“加人 濃鹽酸\"改為“逐滴加入少量濃鹽酸”。

2 如何配制1mol/L的 Al₂（SO₄）₃ 溶液

教材實(shí)驗(yàn)2中需用到濃度為 1mol/L 的 Al₂（SO₄）₃ 溶液，筆者在配制溶液時(shí)思量，需要稱量這么多的固體嗎？直覺(jué)這個(gè)濃度似乎有問(wèn)題。

假設(shè)需要配制 1L1mol/L 的 Al₂（SO₄）₃ 溶液，根據(jù)市售的硫酸鋁［一般為含有結(jié)晶水的 Al₂（SO₄）₃?18H₂O 分子量為666.4]標(biāo)簽上的信息計(jì)算，需要稱量666.4克。即需要將666.4克的 Al₂（SO₄）₃?18H₂O 配制成1000mL 的溶液。市售 500g/ 瓶 Al₂（SO₄）₃）?18H₂O 還不夠配成1L溶液，這符合實(shí)際嗎？

為了驗(yàn)證這個(gè)問(wèn)題，筆者設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)用不同的方法來(lái)粗略配制 50mL^…1mol/L 的 Al₂（SO₄）₃ 溶液”。

（1）用電子天平準(zhǔn)確稱取2份 33.32g 的 Al₂（SO₄）₃ ：18H₂O 固體，分別轉(zhuǎn)移到兩個(gè) 100mL 小燒杯中，燒杯編號(hào)為 ①② （燒杯容量和刻度與 50mL 量筒進(jìn)行了對(duì)比，刻度接近實(shí)際體積）。

（2）兩個(gè)燒杯中均加入約 28mL 蒸餾水，持續(xù)攪拌， 3min 后，固體物質(zhì)未溶解完全。

（3）繼續(xù)攪拌燒杯 ①3min ，固體物質(zhì)仍未完全溶解，滴加蒸餾水至 50mL 刻度線處，攪拌 2min ，固體物質(zhì)仍然未完全溶解，將其靜置。

（4）將燒杯 ② 放在酒精燈上加熱，隨著溫度的升高，剩余固體物質(zhì)逐漸減少，繼續(xù)加熱并滴加蒸餾水至液面到達(dá)燒杯 50mL 刻度處，當(dāng)溫度升高到 70% 時(shí)，固體物質(zhì)全部溶解，燒杯內(nèi)液體呈黏稠狀。將溶液靜置冷卻至室溫（一般為 15°C ），冷卻過(guò)程中，觀察到液面形成晶膜。

（5）24小時(shí)后，觀察兩個(gè)燒杯。燒杯 ① 杯底還余有一層固體物質(zhì)，攪拌后也不溶解，液體呈黏稠狀。燒杯 ② 中黏稠狀液體上層形成一層厚厚的晶膜，燒杯底部有白色物質(zhì)析出。

很顯然，秋冬季節(jié)的室溫下，由于溫度、溶解度、鋁離子水解形成的氫氧化鋁膠體等多方面因素的影響，在燒杯中都很難配制出該濃度的 Al₂（SO₄）₃"溶液。若要依次先用少量水溶解、加熱、冷卻、轉(zhuǎn)移、定容等操作步驟來(lái)精確配制 1mol/L 的 Al₂（SO₄）₃"溶液，幾乎是不能實(shí)現(xiàn)的。那么理論上室溫下能得到 1mol/L 的Al₂（SO₄）₃"溶液?jiǎn)幔?/p>

因此 1mol/L 的 Al₂（SO₄）₃"溶液在 20% 幾乎已經(jīng)是飽和溶液了，若在氣溫低于 20% 時(shí)，則無(wú)法在室溫下配制1mol/L Al₂（SO₄）₃"溶液。因此教材實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中指定配制1mol/L Al₂（SO₄）₃"的溶液是有待商榷的。建議將配制 1mol/LAl₂（SO₄）₃"的溶液修改為配制 Al₂（SO₄）₃"飽和溶液。

3關(guān)于教材實(shí)驗(yàn)指定濃度、指定用量的一點(diǎn)建議

中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，定性實(shí)驗(yàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于定量實(shí)驗(yàn)。

如果實(shí)驗(yàn)中定量要求過(guò)多，反倒與定性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嚆＃撾x教學(xué)實(shí)際。為此，在中學(xué)化學(xué)教材里除在中和滴定、化學(xué)平衡等個(gè)別定量和半定量實(shí)驗(yàn)中，用指定濃度、指定用量、指定程序的操作方法之外，在中學(xué)化學(xué)教材里一般還是用少量、適量、過(guò)量、飽和、濃、稀、體積比、質(zhì)量百分比等概數(shù)用詞為好5，既避免出現(xiàn)像上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中的情況，又可以給學(xué)生和教師較大的發(fā)揮空間。

參考文獻(xiàn)：

［1］王晶等主編：普通高中教科書(shū)·化學(xué)選擇性必修一[M].北京：人民教育出版社，2020：92.

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