Na2S與FeCl3溶液反應(yīng)的實驗探究及思考

朱華英 劉懷樂??

摘要： 用實證的方法認(rèn)識Na2S與FeCl3溶液混合與作用，從反應(yīng)現(xiàn)象去認(rèn)識反應(yīng)過程，從而得出這樣的認(rèn)識： 在反應(yīng)生成的黑色沉淀中，一定有FeS和單質(zhì)硫S，但不含F(xiàn)e（OH）3。一般說來，僅在Na2S過量的情況下，黑色沉淀中才可能有Fe2S3。

關(guān)鍵詞： 雙水解反應(yīng)； 平行反應(yīng)； 氧化反應(yīng)； 先后反應(yīng)； Fe2S3

文章編號： 10056629（2018）8008803 中圖分類號： G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

20多年前我們仔細(xì)思考過Na2S與FeCl3溶液反應(yīng)的問題，并有文字的敘述[1]。最近有同行朋友不約而同地也以此為題寫了一篇文章需要我們斟酌。仔細(xì)看了以后，我們覺得還有必要重新審視這個問題。

1 問題背景

在中學(xué)不少教輔資料上都出現(xiàn)了Na2S與FeCl3溶液反應(yīng)的問題，無論是公開討論也好，抑或是教師在課堂上講課也好，既有相同的認(rèn)識，也有不同的聲音。例如：

（1） 肯定會發(fā)生氧化還原反應(yīng)；

2FeCl3+Na2S2FeCl2+2NaCl+S↓

2Fe3++S2-2Fe2++S↓

（2） 可能還有黑色Fe2S3和FeS生成；

2Fe3++3S2-Fe2S3↓

Fe2++S2-FeS↓

（3） 是否還有Na2S與FeCl3之間發(fā)生所謂的雙水解反應(yīng)；

2FeCl3+3Na2S+6H2O2Fe（OH）3↓+3H2S↑+6NaCl

2Fe3++3S2-+6H2O2Fe（OH）3↓+3H2S↑

（4） FeCl3溶液有氧化性，當(dāng)FeCl3過量時反應(yīng)生成的Fe2S3，是否還有可以進(jìn)一步被FeCl3氧化生成S的可能性。

以上陳述以及反應(yīng)表達(dá)式似乎都是順理成章的，但有兩個問題在教學(xué)時需要面對。一是理論假設(shè)和實驗事實是否一致，二是反應(yīng)試劑的濃度、加入的先后順序是否對反應(yīng)現(xiàn)象和生成物的種類產(chǎn)生影響。

2 反應(yīng)過程初探

2.1 添加試劑的順序不同，現(xiàn)象不同

實驗1 在稀的Na2S溶液中逐滴加入FeCl3稀溶液，直至過量。

為了觀察方便，試管里注入不少于1/3試管體積的Na2S稀溶液，逐滴加入FeCl3稀溶液。從沿著試管壁加入的第1滴FeCl3溶液開始，靜置觀察幾秒鐘之后再振蕩，可見即刻有濃濃的黑墨色沉淀生成；當(dāng)?shù)稳氲?滴，第3滴，直至FeCl3溶液過量，可見黑色沉淀在逐漸增多之后又逐漸部分溶解，呈黃褐色渾濁樣。

鑒于Na2S溶液呈強(qiáng)堿性反應(yīng)，反應(yīng)開初，F(xiàn)eCl3與Na2S溶液之間主要是以發(fā)生簡單離子反應(yīng)（復(fù)分解反應(yīng)）為主，生成Fe2S3沉淀：

由于FeCl3溶液的濃度很稀，氧化能力弱，以下反應(yīng)很難發(fā)生，即使發(fā)生了，在數(shù)量上也是很次要的。

隨著生成黑色沉淀（Fe2S3）量的增多，Na2S溶液消耗殆盡時，溶液的pH減小，F(xiàn)eCl3的氧化性相對增強(qiáng)，因此反應(yīng)后期滴入的FeCl3溶液可能將Fe2S3溶解（氧化），使反應(yīng)混合液呈黃褐色渾濁樣。

實驗2 在稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液，直至過量。

注意觀察，當(dāng)?shù)?滴Na2S溶液與FeCl3溶液接觸的一瞬間，也立即生成濃墨黑樣的Fe2S3沉淀，當(dāng)沉淀下沉擴(kuò)散時又可以被下層的FeCl3溶解（氧化），這時的溶液因混有單質(zhì)S呈黃褐色樣（反應(yīng)同前）。待后繼滴入的Na2S把FeCl3消耗殆盡時（最先滴入的S2-幾乎全部轉(zhuǎn)化成單質(zhì)S，黃褐色樣更加渾濁；溶液中的Fe3+也幾乎全部轉(zhuǎn)化為Fe2+），之后滴入的S2-則與Fe2+結(jié)合生成大量同樣呈濃墨黑樣的FeS沉淀。反應(yīng)過程可大致表示于下：

2.2 所用試劑的濃度、用量不同，現(xiàn)象也不同

不同濃度的FeCl3和Na2S溶液相混合，可以有下所示的4種不同作用情況：

如果相互滴加試劑的順序、試劑的濃度不同，①②③種情況跟實驗1和實驗2的現(xiàn)象是基本相同（或相似）的，唯獨第④種情況的反應(yīng)顯著放熱。似乎可以這樣認(rèn)為，只要溶液稀了，反應(yīng)熱會被稀釋，熱現(xiàn)象不明顯。

實驗5 在FeCl3的濃溶液中，逐滴加入濃的Na2S直至過量。反應(yīng)主要生成大量墨黑色的Fe2S3和FeS的混合沉淀。盡管不可避免也會有Fe3+與S2-，以及Fe3+與Fe2S3間的氧化還原反應(yīng)生成黃色單質(zhì)S，但是由于深黑色FeS等的掩蓋作用，黃色無法顯現(xiàn)出來。

實驗6 在Na2S的濃溶液中，逐滴加入濃的FeCl3溶液，直至過量。反應(yīng)開初也生成墨黑色的硫化物沉淀，但到反應(yīng)后期，由于Fe3+的氧化作用，致使S2-、 Fe2S3、 FeS中的S均被Fe3+氧化成單質(zhì)S，整個反應(yīng)產(chǎn)物呈明顯的淡黃色渾濁。實驗5和實驗6一墨一黃，形成鮮明的對比。

實驗7 由實驗1～實驗6所得到的黑色沉淀，分別靜置過夜，用吸液滴管吸出（棄去）上層清液，然后在沉淀中加入適量的酒精，振蕩，靜置，然后把靜置后的上層清液吸出，輕輕注入盛有半試管水的液面上，你會發(fā)現(xiàn)液面上立即顯白色渾濁，這是溶解在酒精中的S，因改換溶劑（水）而被析出。這是墨黑色沉淀中有單質(zhì)S存在的鐵證。

3 不可忽視的兩個問題

3.1 沉淀中有沒有Fe（OH）3

根據(jù)Na2S和FeCl3溶液的酸堿性，似乎順理成章地可以寫這兩種鹽溶液之間所謂的雙水解反應(yīng)：

于是，有人認(rèn)為黑色沉淀中也含有Fe（OH）3。

我們認(rèn)為，Na2S與FeCl3溶液之間的反應(yīng)，無論是Na2S滴入FeCl3溶液中，還是FeCl3滴進(jìn)Na2S溶液中，又特別是在Na2S溶液過量的情況下，黑色沉淀中幾乎不可能有Fe（OH）3存在。下面的實驗有力地支持了這種認(rèn)識。

實驗8 試管里裝入新制的、經(jīng)水充分洗滌呈中性的Fe（OH）3沉淀，當(dāng)?shù)稳隢a2S溶液時，可見棕色的Fe（OH）3沉淀慢慢變成了黑色。如果把這種沉淀洗滌后加入FeCl3溶液，沉淀又復(fù)溶解。

3.2 FeCl3溶液不宜酸化

習(xí)慣上都要在配制好的FeCl3溶液中加幾滴稀鹽酸以防止FeCl3水解，本實驗中若將FeCl3溶液酸化是不恰當(dāng)?shù)?。原因有二?/p>

（1） Na2S容易被氧化成Na2SO3。即使是新購進(jìn)的分析純Na2S也多少含有少

量被氧化生成的Na2SO3。所以，將試劑Na2S溶液酸化，會出現(xiàn)乳白色渾濁。

顯然，用鹽酸去酸化FeCl3溶液對本實驗會有干擾。

（2） 酸化的FeCl3的氧化性，比沒有酸化的FeCl3溶液有更強(qiáng)的氧化性，

可能會產(chǎn)生多種干擾影響對本實驗的觀察和認(rèn)識。

綜上可見，Na2S與FeCl3溶液混合，無論溶液是稀是濃，也無論是Na2S滴入FeCl3溶液中，抑或是FeCl3滴入Na2S溶液中，也僅僅是反應(yīng)過程稍有不同。在所生成的沉淀中，一定含有FeS和單質(zhì)S，但不含F(xiàn)e（OH）3，也僅在Na2S過量的情況下，沉淀中才可能含有Fe2S3。

4 導(dǎo)教導(dǎo)學(xué)思考

FeCl3與Na2S溶液之間的反應(yīng)在教學(xué)中所要討論的問題可能遠(yuǎn)不止這些，但它帶給我們以人為本（以學(xué)生為本）的導(dǎo)學(xué)思想可能還遠(yuǎn)不止這些。我們認(rèn)為，明確以下幾點導(dǎo)學(xué)思想會更有益處：

第一，類似像FeCl3與Na2S溶液之間的反應(yīng)，在中學(xué)化學(xué)里作定量研究意義不大，要刻意去配制有準(zhǔn)確濃度的試劑來做實驗也沒必要；兩種溶液的濃度——濃與稀都是相對的，只要濃與稀在實驗現(xiàn)象上有明顯差別，則足以論證和說明問題。

第二，導(dǎo)學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)過程，特別是通過觀察化學(xué)現(xiàn)象去認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)過程，進(jìn)而體味化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性：

（1） 反應(yīng)物相同，反應(yīng)物的濃度、添加試劑的順序不同，反應(yīng)的現(xiàn)象、反應(yīng)的過程都可能不相同。

（2） 一般來說，一個化學(xué)方程式可以表達(dá)一個事實；但是反過來，一個事實很難用一個方程式來表達(dá)。

（3） 反應(yīng)物相同，條件不同，生成物不相同的反應(yīng)已為大家熟知；還有反應(yīng)條件相同，而又同時發(fā)生多種平行反應(yīng)，也要讓學(xué)生有所了解和理解。

第三，有條件的學(xué)校和班級，在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生親自動手做實驗，讓他們感受“只有理論指導(dǎo)下的實踐才是能動的實踐，沒有理論指導(dǎo)的實踐是盲目的實踐；盲目的實踐比什么都可怕”的道理。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉懷樂著.中華化學(xué)教學(xué)實證與求索[M].重慶： 西南師范大學(xué)出版社， 2002： 129～134.