碱性条件下硫氰化铁溶液平衡移动的实验探究

　　摘要：分析硫氰化钾与三氯化铁溶液反应达到平衡状态时，在弱碱性条件下的平衡移动，应考虑三氯化铁的水解作用；在观察其反应现象时，要注意区别生成氢氧化铁胶体与沉淀的不同现象。找出其混合液中三氯化铁和氢氧化钠最佳用量，才能直观反映浓度对化学平衡的影响。
　　关键词：硫氰化钾与三氯化铁溶液反应；平衡移动；实验探究
　　文章编号：1005－6629(2012)2－0046－02　中图分类号：G633.8　文献标识码：B
　　教材中有关化学平衡的内容，往往选取3KSCN＋FeCl＝3KCl＋Fe(SCN)作为实例表述浓度对化学平衡的影响。普通高中课程标准实验教材《化学反应原理》的“化学平衡实验2－6”中，很难观察到浓度对化学平衡的影响。而其相应的《化学反应原理》教师教学用书中，对其中的现象解释为：“滴加NaOH溶液后发生反应Fe^3＋＋3OH^－＝Fe(OH)，溶液中的Fe^3＋浓度降低，混合液的颜色变浅……”。这一提法也有些欠妥。因为这里颜色变浅并不一定就能观察到有沉淀产生。为了更好地深入了解上述出现的问题，作以下探究。
　　1、实验探索
　　以上述教材的内容中所给出物质的浓度和操作方法为起点进行系列实验：
　　试管内加入5 mL 0.005 mol/L FeCl溶液，再加入5 mL 0.01 mol/L KSCN溶液，摇匀后，均分置于两支试管中：(1)分别向上述盛有混合液的两支试管①中滴加饱和FeCl3溶液和试管②中滴加1 mol/L KSCN溶液各4滴；(2)再向上述两支试管中各滴加0.01 mol/LNaOH溶液3－5滴。
　　1.1　增加混合物中氢氧化钠的用量
　　对上述实验步骤(2)中滴加0.01 mol/L NaOH溶液3--5滴后，观察不到任何明显变化，说明NaOH溶液加入的量过小，所以需加大混合物中NaOH溶液的用量，来观察FeCl与KSCN反应平衡后，平衡移动的变化。
　　从上表中可知，在实验步骤(2)中，向加有4滴饱和FeCl3的试管①与加有4滴1 mol/LKSCN的试管②内，各滴入0.01 mol/L NaOH 3-5滴后，两支试管均没有出现任何现象的变化。当NaOH的浓度调至0.1 mol/L时，滴入3～5滴NaOH后，试管②内的混合液才有颜色变浅的现象，若加到6～7滴，才有沉淀产生；而试管①则要加到超过50滴时，才会有颜色变浅的现象，当NaOH的浓度调至1 mol/L时，加入超过20滴(超过1mL)才使混合液变色，且产生的是红褐色絮状沉淀。也就是说对试管①内只加几滴NaOH溶液要使混合液颜色变浅，其浓度必须大于1 mol/L。
　　1.2　减少混合物中三氯化铁的用量
　　从上面可看出，实验步骤(2)中增大了NaOH的用量后，试管②中较易出现颜色变浅的现象，但试管①中由于加了4滴饱和的FeCl3溶液，致使两支试管中FeCl的用量差异过大，加少量NaOH难以使混合物出现颜色变浅的现象。所以，将饱和FeCl溶液减少到滴加1～2滴(试管②中1 mol/L KSCN的量也相应减少)后，再来分析混合物与不同用量的NaOH作用。
　　从上表2可知，当向盛有5 mL 0.005 mol/LFeCl和0.01 mol/L KSCN(体积比：1：1)混合液的两支试管中分别滴人1～2滴饱和FeCl溶液①和1 mol/L KSCN溶液②后，两支试管内混合液颜色均加深。若分别向两试管中再滴入0.1 mol/LNaOH溶液超过16滴(近1 mL)时，试管内混合液颜色均变浅，但试管①内为红褐色透明液(胶体)，而试管②内红色基本褪去，为棕黄色浑浊液；若分别向两支试管中加入1 mol/L NaOH溶液超过4滴时，试管内混合液颜色均变浅。当加入的量为4～6滴时，试管①内为红褐色透明液(胶体)，而试管②内红色基本褪去，为棕黄色浑浊液。当加入的量超过7滴时，两试管均产生红褐色沉淀。
　　2、教材中出现有关问题的原因
　　教材中实验设计与观察到的实验现象不符的原因，主要是没有考虑到FeCl的水解因素，即实际上FeCl溶液呈酸性，向其溶液中加入过低浓度的NaOH溶液难以产生Fe(OH)；另外，对其反应现象的结论，没有考虑到较低浓度的Fe^3＋与OH^－作用时，从外观上看得到的是Fe(OH)胶体而不是沉淀的现象(这类实验探究见《化学教育》2009年第9期)。当随着加入OH^－量的增加，观察到产生的Fe(OH)现象是有一个由胶体→悬浊液→絮状沉淀的变化过程。由于上述两支试管中加FeCl的量不相同，所以加入NaOH溶液后，得到反应现象是不相同的。正是因为两支试管中所含FeCl的量差异太大(这类设计在其他的教材中也存在这样的情况)，加入相同量的NaOH难以同时观察到混合液中化学平衡移动的变化过程。
　　3、结论与建议
　　分析KSCN与FeCl溶液处于平衡状态下时，在弱碱性条件下的平衡移动，应考虑FeCl3的水解作用；在观察其反应现象时，要注意区别生成Fe(OH)胶体或沉淀的不同现象。因此，教材“化学平衡实验2－6”的步骤(1)中FeCl加入量应选取1～2滴，步骤(2)中应加入近1 mL 0.1mol/L NaOH或4～7滴1mol/L NaOH(两种设计方案可选一)较为适宜。这样能很清晰地观察到处于平衡状态下的混合物中，红色生成物Fe(SCN)浓度增加或减少的现象，说明了平衡发生移动。同时，对上述两支试管中出现不同现象的分析，能全面了解在碱性条件下KSCN与FeCl溶液的反应。
　　如果将此实验过程结合高中《化学必修①》“分散系及其分类”的内容加以学习和展示，其综合教学效果更好。能很直观地认识物质在分散系中由溶液→胶体→悬浊液→沉淀的形成过程，且操作简