FeCl3与FeSO4混合溶液中Fe2+检验方法的实验探究

2017-04-21董顺胡长庚

化学教学 2017年3期

关键词：紫红色稀硫酸蒸馏水

董顺+胡长庚

摘要：对同时含有Fe3+和Fe2+的混合溶液中Fe2+的几种常用检验方法的使用条件进行了验证和探究，发现较理想的检验试剂为K3[Fe（CN）6]溶液和KMnO4溶液。

关键词：Fe2+的检验；KSCN溶液；KMnO4溶液；溴水；K3[Fe（CN）6]溶液

文章编号：1005–6629（2017）3–0079–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题提出

某些资料[1]显示，对含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+的检验通常采用向混合溶液中滴加酸性KMnO4溶液或溴水，通过观察溶液是否褪色来判断是否含有Fe2+。而有些教师认为溶液中的Cl-会对Fe2+的检验产生干扰。还有些资料和不少教师认为不能采用先滴加KSCN溶液再滴加氯水（或H2O2溶液）的方法检验溶液中是否含有Fe2+。

混合溶液中滴加酸性KMnO4溶液或溴水，真的能检验溶液中的Fe2+吗？Cl-对Fe2+的检验真的有干扰吗？用先滴加KSCN溶液再滴加氯水（或H2O2溶液）的方法真的不能检验Fe3+溶液中是否含有Fe2+吗？有没有检验Fe2+的更可靠的方法？

2 实验探究

2.1 实验药品

FeCl3·6H2O（AR，天津市科密欧化学试剂有限公司）、FeSO4·7H2O（AR，天津市科密欧化学试剂有限公司）、NaCl（AR，天津市科密欧化学试剂有限公司）、0.1 mol·L-1溴水、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、37%的浓盐酸、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 实验准备

（1）用托盘天平称量3.0g FeCl3·6H2O固体于250mL烧杯中，加2mL浓盐酸和98mL蒸馏水溶解，得浓度约为0.1 mol·L-1的FeCl3溶液，备用。

（2）用托盘天平称量3.0g FeSO4·7H2O固体于250mL烧杯中，加98mL蒸馏水溶解，再加少许Fe粉和2mL 1：5稀硫酸酸化，得澄清的浓度约为0.1 mol·L-1的FeSO4溶液，备用。

（3）用托盘天平称量3.0g FeSO4·7H2O固体于250mL烧杯中，加100mL蒸馏水溶解，溶液较浑浊，得混有较多Fe3+、浓度约为0.1 mol·L-1的FeSO4溶液，没加酸酸化，备用。

（4）用托盘天平称量2.0g NaCl固体于250mL烧杯中，加100mL蒸馏水溶解，得浓度约为0.3 mol·L-1的NaCl溶液，备用。

2.3 实验操作及现象

2.3.1 探究KSCN-H2O2溶液检验方法

[实验1]取2mL放置一段时间的没加酸的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液，溶液立即变为红色，再滴加5%的H2O2溶液0.5mL，溶液红色明显加深。

[实验2]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，溶液变为浅红色，再滴加1滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，溶液红色加深。将上述溶液分为两等份，一份滴加0.5mL 5%的H2O2溶液，另一份滴加0.5mL蒸馏水，前者红色较深。

[实验3]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于试管中，滴加1滴KSCN溶液，溶液变为浅红色，再滴加0.5mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，溶液变为血红色，将上述溶液分为两等份，一份滴加0.5mL 5%的H2O2溶液，另一份滴加0.5mL蒸馏水，两者红色不易区分。

2.3.2 探究KMnO4溶液检验方法

[实验4]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫红色立即褪去。

[实验5]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，溶液呈紫红色，加热至沸，颜色无变化。

[实验6]取2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫红色不褪去，加热至沸颜色无变化。

[实验7]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，溶液呈浅紫色，滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，溶液仍呈紫紅色，加热至沸，紫红色褪去。

[实验8]取2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫红色不褪去，滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，溶液仍呈紫红色，加热至沸，紫红色褪去。

[实验9]取2mL 37%浓盐酸于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫红色立即褪去，溶液呈褐色。

[实验10]取2mL稀盐酸于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫红色不褪去，用酒精灯加热至沸，紫红色褪去，溶液呈褐色。

[实验11]在①号试管中加入2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液和1滴0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，在②号试管中加入2mL蒸馏水，在③号试管中加入2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液，然后向上述三支试管中分别滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，试管②和③溶液颜色相同均为紫红色，试管①中紫红色明显较②和③中的浅。

[实验12]取2mL 0.3 mol·L-1 NaBr溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫红色不褪去，再滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，紫红色立即褪去，溶液呈黄色。

2.3.3 探究溴水检验方法

[实验13]在④号试管中加入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号试管中加入2mL蒸馏水，在⑥号试管中加入2mL没加酸的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液（含有微量Fe3+杂质），然后向上述三支试管中分别滴加1滴较浓的溴水，试管④中颜色变化不明显，试管⑤中溶液呈浅橙色，试管⑥中溶液接近无色。

2.3.4 探究铁氰化钾溶液检验方法

在Fe3+的溶液中加入KCN溶液可得到深红色的K3[Fe（CN）6]（铁氰化钾），又名赤血盐。这种化合物是检验Fe2+的试剂。赤血盐的溶液遇到Fe2+离子立即产生名为縢氏蓝（Turbull）的深蓝色沉淀。

人教版《化学反应原理》[2]教材认为发生反应的方程式为：

3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2↓

文献[3]及一些无机化学[4]教材认为发生反应的化学方程式为：

K++Fe2++[Fe（CN）6]3-=KFe[Fe（CN）6]↓

[实验14]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，立即产生大量蓝色沉淀。

[实验15]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于试管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，溶液变为褐色。

[实验16]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于试管中，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，立即产生大量蓝色沉淀。

[实验17]在⑦号试管中加入12mL蒸馏水，滴加1滴稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，在⑧号试管中加入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蒸馏水，在⑨号试管中加入2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，再加入10mL蒸馏水，在⑩号试管中加入12mL蒸馏水，然后向上述四支试管中分别滴加1滴黄色的0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，⑦号试管内溶液呈蓝色，⑧号试管内溶液呈蓝绿色，⑨号试管内溶液呈淡黄色，⑩号试管内溶液呈淡淡的黄色。

3 解释及结论

3.1 对KSCN-H2O2溶液检验方法的讨论

由[实验1]～[实验3]的现象可知，当溶液中Fe2+离子浓度较Fe3+离子浓度大得多时，可以用KSCN-H2O2溶液检验其中的Fe2+，当Fe3+离子浓度较大时，不宜用该方法。

实验中发现用30%的H2O2溶液可使溶液红色褪去，再滴加KSCN溶液，恢复红色，显然是由于H2O2将SCN-氧化所致，文献[5]中认为发生反应的方程式为：2KSCN+6H2O2=2HCN↑+K2SO4+ H2SO4+4H2O。因此H2O2的浓度不宜过大。

[结论1] KSCN-H2O2溶液可以检验含有少量Fe3+离子溶液中的Fe2+离子。

3.2 对KMnO4溶液检验方法的讨论

由[实验5]～[实验11]的现象可知，一般情况下，Cl-对Fe2+离子的检验不会产生干扰，但在酸性条件下加热时会干扰Fe2+的检验。

由[实验12]的现象可知，在酸性条件下Br-离子对Fe2+离子的检验会产生干扰，但在酸性不太强时不会干扰。

[结论2]通常情况下可以用KMnO4溶液检验Fe3+离子溶液中含有的Fe2+离子，但有时会出现某些离子（如Cl-、Br-）的干扰情况。

3.3 对溴水检验方法的讨论

由[实验13]现象可知，由于溴水颜色与Fe3+离子的溶液颜色接近，因此现象不太明显。

[结论3]不宜用溴水检验含有较多Fe3+离子溶液中的Fe2+离子。