FeCl3溶液与KI溶液反应限度实验的困惑与研究

2010-04-11祁学俊

化学教与学 2010年10期

关键词：红棕色碘化钾紫红色

祁学俊　孙　玉

（江苏省睢宁高级中学江苏睢宁221200）

FeCl3溶液与KI溶液反应限度实验的困惑与研究

祁学俊孙玉

（江苏省睢宁高级中学江苏睢宁221200）

一、问题的提出

苏教版《普通高中课程标准实验教书》——《化学2》P32页。为证明化学反应是有限度的，设计了如下实验：“取5mL0.1mol/LKI溶液，滴加0.1mol/LFeCl3溶液5～6滴，继续加入2mLCCl4，充分振荡。静置、观察现象。取上层清液，用KSCN溶液检验是否还存在Fe3+。”

预设的现象与结论：KI溶液与FeCl3溶液混合后溶液显棕黄色，加入CCl4振荡、静置，溶液上下分层，上层为黄色，下层为紫红色；向上层清液中滴加KSCN溶液，溶液显血红色。通过上述实验证明，过量的碘化钾与少量的氯化铁溶液充分反应，Fe3+并未完全转化为Fe2+，FeCl3与KI反应没有安全进行到底，该反应有一定的限度。

实际生成的现象：向KI溶液中滴加FeCl3溶液时，溶液呈红棕色；加入CCl4，充分振荡、静置后，溶液上下分层，下层为紫红色，上层略有变浅但仍为红棕色。取上层清液滴加KSCN溶液，溶液颜色并没有明显的变化。

KI溶液与FeCl3溶液混合后，溶液为什么呈红棕色？加入CCl4萃取，为什么不能将溶液中碘完全萃取呢？向上层清液滴加KSCN溶液，溶液的颜色为什么没有出现预想的血红色呢？

二、理论探讨

1.在水溶液中，当溶液的pH＜0时，Fe3+主要以淡紫色的﹝Fe（H2O）6﹞3+离子存在。如果使溶液的pH提高到2～3时，水解趋势很明显，聚合倾向增大，溶液颜色为黄棕色，随着pH继续升高，溶液由黄棕色逐渐变为红棕色。Fe3+与SCN-生成不同组成的络离子：Fe（SCN）x3-x（x=1，2，……，6）。碱能分解红色络合物，生成Fe（OH）3沉淀。因此，Fe3+与I-反应及Fe3+的检验都需要在酸性条件下进行。

2.25℃时，碘在水中的溶解度为0.0013mol·L-1（0.34g/L），溶液呈黄色，碘在KI溶液中，I-+I2⇌I-3（298K时，平衡常数为710），I2的溶解度大大增加，溶液颜色变为红褐色。等体积的CCl4从碘水中萃取I2时，全量一次萃取，萃取百分率可达98.8%，若分三次萃取，萃取百分率接近100%。碘化钾既可以增大碘的溶解度，同时又可以使碘不能安全被CCl4萃取。

3.反应：2Fe3++2I-=2Fe2++2I2的平衡常数K= 1.02×109＞107，该反应是一个可逆程度很小的反应。根据教材中的反应物用量，通过计算可知，反应后溶液中Fe3+浓度的最大值为0.364ppm，小于其最低检出浓度5ppm。在KI过量的前提下，若增加FeCl3溶液用量，可使溶液中Fe3+的浓度超过最低检出浓度。