FeCl3與FeSO4混合溶液中Fe2+檢驗(yàn)方法的實(shí)驗(yàn)探究

董順+胡長(zhǎng)庚

摘要：對(duì)同時(shí)含有Fe3+和Fe2+的混合溶液中Fe2+的幾種常用檢驗(yàn)方法的使用條件進(jìn)行了驗(yàn)證和探究，發(fā)現(xiàn)較理想的檢驗(yàn)試劑為K3[Fe（CN）6]溶液和KMnO4溶液。

關(guān)鍵詞：Fe2+的檢驗(yàn)；KSCN溶液；KMnO4溶液；溴水；K3[Fe（CN）6]溶液

文章編號(hào)：1005–6629（2017）3–0079–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題提出

某些資料[1]顯示，對(duì)含F(xiàn)e3+的溶液中是否含有Fe2+的檢驗(yàn)通常采用向混合溶液中滴加酸性KMnO4溶液或溴水，通過(guò)觀察溶液是否褪色來(lái)判斷是否含有Fe2+。而有些教師認(rèn)為溶液中的Cl-會(huì)對(duì)Fe2+的檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾。還有些資料和不少教師認(rèn)為不能采用先滴加KSCN溶液再滴加氯水（或H2O2溶液）的方法檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2+。

混合溶液中滴加酸性KMnO4溶液或溴水，真的能檢驗(yàn)溶液中的Fe2+嗎？Cl-對(duì)Fe2+的檢驗(yàn)真的有干擾嗎？用先滴加KSCN溶液再滴加氯水（或H2O2溶液）的方法真的不能檢驗(yàn)Fe3+溶液中是否含有Fe2+嗎？有沒(méi)有檢驗(yàn)Fe2+的更可靠的方法？

2 實(shí)驗(yàn)探究

2.1 實(shí)驗(yàn)藥品

FeCl3·6H2O（AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）、FeSO4·7H2O（AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）、NaCl（AR，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）、0.1 mol·L-1溴水、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、37%的濃鹽酸、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 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

（1）用托盤(pán)天平稱量3.0g FeCl3·6H2O固體于250mL燒杯中，加2mL濃鹽酸和98mL蒸餾水溶解，得濃度約為0.1 mol·L-1的FeCl3溶液，備用。

（2）用托盤(pán)天平稱量3.0g FeSO4·7H2O固體于250mL燒杯中，加98mL蒸餾水溶解，再加少許Fe粉和2mL 1：5稀硫酸酸化，得澄清的濃度約為0.1 mol·L-1的FeSO4溶液，備用。

（3）用托盤(pán)天平稱量3.0g FeSO4·7H2O固體于250mL燒杯中，加100mL蒸餾水溶解，溶液較渾濁，得混有較多Fe3+、濃度約為0.1 mol·L-1的FeSO4溶液，沒(méi)加酸酸化，備用。

（4）用托盤(pán)天平稱量2.0g NaCl固體于250mL燒杯中，加100mL蒸餾水溶解，得濃度約為0.3 mol·L-1的NaCl溶液，備用。

2.3 實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象

2.3.1 探究KSCN-H2O2溶液檢驗(yàn)方法

[實(shí)驗(yàn)1]取2mL放置一段時(shí)間的沒(méi)加酸的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液，溶液立即變?yōu)榧t色，再滴加5%的H2O2溶液0.5mL，溶液紅色明顯加深。

[實(shí)驗(yàn)2]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴KSCN溶液，溶液變?yōu)闇\紅色，再滴加1滴0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，溶液紅色加深。將上述溶液分為兩等份，一份滴加0.5mL 5%的H2O2溶液，另一份滴加0.5mL蒸餾水，前者紅色較深。

[實(shí)驗(yàn)3]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴KSCN溶液，溶液變?yōu)闇\紅色，再滴加0.5mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，溶液變?yōu)檠t色，將上述溶液分為兩等份，一份滴加0.5mL 5%的H2O2溶液，另一份滴加0.5mL蒸餾水，兩者紅色不易區(qū)分。

2.3.2 探究KMnO4溶液檢驗(yàn)方法

[實(shí)驗(yàn)4]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色立即褪去。

[實(shí)驗(yàn)5]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，溶液呈紫紅色，加熱至沸，顏色無(wú)變化。

[實(shí)驗(yàn)6]取2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，加熱至沸顏色無(wú)變化。

[實(shí)驗(yàn)7]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，溶液呈淺紫色，滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，溶液仍呈紫紅色，加熱至沸，紫紅色褪去。

[實(shí)驗(yàn)8]取2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，溶液仍呈紫紅色，加熱至沸，紫紅色褪去。

[實(shí)驗(yàn)9]取2mL 37%濃鹽酸于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色立即褪去，溶液呈褐色。

[實(shí)驗(yàn)10]取2mL稀鹽酸于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，用酒精燈加熱至沸，紫紅色褪去，溶液呈褐色。

[實(shí)驗(yàn)11]在①號(hào)試管中加入2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液和1滴0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，在②號(hào)試管中加入2mL蒸餾水，在③號(hào)試管中加入2mL 0.3 mol·L-1 NaCl溶液，然后向上述三支試管中分別滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，試管②和③溶液顏色相同均為紫紅色，試管①中紫紅色明顯較②和③中的淺。

[實(shí)驗(yàn)12]取2mL 0.3 mol·L-1 NaBr溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 KMnO4溶液，紫紅色不褪去，再滴加0.5mL 1：5的硫酸溶液，紫紅色立即褪去，溶液呈黃色。

2.3.3 探究溴水檢驗(yàn)方法

[實(shí)驗(yàn)13]在④號(hào)試管中加入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號(hào)試管中加入2mL蒸餾水，在⑥號(hào)試管中加入2mL沒(méi)加酸的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液（含有微量Fe3+雜質(zhì)），然后向上述三支試管中分別滴加1滴較濃的溴水，試管④中顏色變化不明顯，試管⑤中溶液呈淺橙色，試管⑥中溶液接近無(wú)色。

2.3.4 探究鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)方法

在Fe3+的溶液中加入KCN溶液可得到深紅色的K3[Fe（CN）6]（鐵氰化鉀），又名赤血鹽。這種化合物是檢驗(yàn)Fe2+的試劑。赤血鹽的溶液遇到Fe2+離子立即產(chǎn)生名為縢氏藍(lán)（Turbull）的深藍(lán)色沉淀。

人教版《化學(xué)反應(yīng)原理》[2]教材認(rèn)為發(fā)生反應(yīng)的方程式為：

3Fe2++2[Fe（CN）6]3-=Fe3[Fe（CN）6]2↓

文獻(xiàn)[3]及一些無(wú)機(jī)化學(xué)[4]教材認(rèn)為發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

K++Fe2++[Fe（CN）6]3-=KFe[Fe（CN）6]↓

[實(shí)驗(yàn)14]取2mL稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，立即產(chǎn)生大量藍(lán)色沉淀。

[實(shí)驗(yàn)15]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，滴加1滴0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，溶液變?yōu)楹稚?/p>

[實(shí)驗(yàn)16]取2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液于試管中，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，立即產(chǎn)生大量藍(lán)色沉淀。

[實(shí)驗(yàn)17]在⑦號(hào)試管中加入12mL蒸餾水，滴加1滴稀硫酸酸化的0.1 mol·L-1 FeSO4溶液，在⑧號(hào)試管中加入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蒸餾水，在⑨號(hào)試管中加入2mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，再加入10mL蒸餾水，在⑩號(hào)試管中加入12mL蒸餾水，然后向上述四支試管中分別滴加1滴黃色的0.1 mol·L-1 K3[Fe（CN）6]溶液，⑦號(hào)試管內(nèi)溶液呈藍(lán)色，⑧號(hào)試管內(nèi)溶液呈藍(lán)綠色，⑨號(hào)試管內(nèi)溶液呈淡黃色，⑩號(hào)試管內(nèi)溶液呈淡淡的黃色。

3 解釋及結(jié)論

3.1 對(duì)KSCN-H2O2溶液檢驗(yàn)方法的討論

由[實(shí)驗(yàn)1]～[實(shí)驗(yàn)3]的現(xiàn)象可知，當(dāng)溶液中Fe2+離子濃度較Fe3+離子濃度大得多時(shí)，可以用KSCN-H2O2溶液檢驗(yàn)其中的Fe2+，當(dāng)Fe3+離子濃度較大時(shí)，不宜用該方法。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)用30%的H2O2溶液可使溶液紅色褪去，再滴加KSCN溶液，恢復(fù)紅色，顯然是由于H2O2將SCN-氧化所致，文獻(xiàn)[5]中認(rèn)為發(fā)生反應(yīng)的方程式為：2KSCN+6H2O2=2HCN↑+K2SO4+ H2SO4+4H2O。因此H2O2的濃度不宜過(guò)大。

[結(jié)論1] KSCN-H2O2溶液可以檢驗(yàn)含有少量Fe3+離子溶液中的Fe2+離子。

3.2 對(duì)KMnO4溶液檢驗(yàn)方法的討論

由[實(shí)驗(yàn)5]～[實(shí)驗(yàn)11]的現(xiàn)象可知，一般情況下，Cl-對(duì)Fe2+離子的檢驗(yàn)不會(huì)產(chǎn)生干擾，但在酸性條件下加熱時(shí)會(huì)干擾Fe2+的檢驗(yàn)。

由[實(shí)驗(yàn)12]的現(xiàn)象可知，在酸性條件下Br-離子對(duì)Fe2+離子的檢驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生干擾，但在酸性不太強(qiáng)時(shí)不會(huì)干擾。

[結(jié)論2]通常情況下可以用KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe3+離子溶液中含有的Fe2+離子，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)某些離子（如Cl-、Br-）的干擾情況。

3.3 對(duì)溴水檢驗(yàn)方法的討論

由[實(shí)驗(yàn)13]現(xiàn)象可知，由于溴水顏色與Fe3+離子的溶液顏色接近，因此現(xiàn)象不太明顯。

[結(jié)論3]不宜用溴水檢驗(yàn)含有較多Fe3+離子溶液中的Fe2+離子。

3.4 對(duì)鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)方法的討論

由[實(shí)驗(yàn)14]～[實(shí)驗(yàn)16]的現(xiàn)象可知，鐵氰化鉀溶液是檢驗(yàn)溶液中Fe2+離子的較為理想的試劑，現(xiàn)象明顯，且能排除Fe3+離子的干擾。

[實(shí)驗(yàn)17]為對(duì)照實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，鐵氰化鉀溶液不僅能檢驗(yàn)溶液中微量的Fe2+離子，且在Fe3+離子與Fe2+離子的濃度相差較大時(shí)依然可以檢驗(yàn)混合溶液中的Fe2+離子。

[結(jié)論4]鐵氰化鉀溶液是檢驗(yàn)溶液中Fe2+的最理想試劑。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鐵氰化鉀溶液可檢驗(yàn)溶液中濃度約為10-4 mol·L-1以上的Fe2+離子。

參考文獻(xiàn)：

[1]張廣慶.創(chuàng)新方案：2017新課標(biāo)高考總復(fù)習(xí)化學(xué)（魯科版）（第1版）[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2016：43.

[2]宋心琦主編.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)反應(yīng)原理（第3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：87.

[3]董順等.黃血鹽與Fe3+反應(yīng)的化學(xué)方程式應(yīng)該怎樣書(shū)寫(xiě)[J].化學(xué)教學(xué)，2012，（9）：73.

[4]武漢大學(xué)，吉林大學(xué)等校編.無(wú)機(jī)化學(xué)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1994：1017～1022.

[5]王偉.實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生的思維插上翅膀——從Fe2+的檢驗(yàn)說(shuō)起[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備，2010，（2）：42.