氯化铁溶液与碘化钾溶液反应的实验方案改进

氯化铁溶液与碘化钾溶液反应的实验方案改进

1实验2:反应存在一定的限度通过人体工程2（一门学科）第3章，给出了人教版化学2（一门学科）函数的阶跃和限制。教学实践表明,只通过讲解炼铁高炉中尾气存在原因,学生还是难以理解化学反应存在一定的限度,在教学中如何设计实验证明化学反应有一定限度呢?为此,我查阅了苏教版化学2(必修)第一单元化学反应的速率与反应限度中证明化学反应有一定限度的实验。该实验的具体操作为:“(1)取5mL0.1moL·L-1KI溶液,滴加0.1moL·L-1FeCl3溶液5~6滴;(2)继续加2mLCCl4振荡;(3)取萃取后的上层清液,滴加KSCN溶液。”我按照上面的方案进行实验发现,此方案虽然能检验I2生成,但是难以检验溶液中还有Fe3+的存在,得出化学反应存在一定的限度的结论还是有些勉强。因此我又对氯化铁溶液与碘化钾溶液反应限度的实验进行了如下一系列设计和研究。2实验计划的设计2.1.1kscn和wcln的制备(1)取一只试管,加入2mL0.1moL·L-1KI溶液,滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,充分振荡后静置,溶液颜色变深呈棕黄色;再向试管中加入2mLCCl4,充分振荡后静置,下层呈紫色,上层呈棕色;取上层棕色清液于另一只试管中,滴加3滴KSCN溶液,溶液呈棕红色。(2)再取一只试管进行同样的实验,将2mLCCl4改为3mLCCl4,充分振荡后静置,试管下层紫色略变深,上层颜色也略变深,呈浅棕褐色;取上层浅棕褐色清液于另一只试管中,滴加3滴KSCN溶液,溶液呈橙黄色。2.1.2ccl4溶液的最低限浓度fe3+(1)向2mL0.1moL·L-1KI溶液滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,FeCl3显然不足量,CCl4层呈紫色说明有I2生成,发生的反应为:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,向上层棕色清液中滴加KSCN溶液呈棕红色,发生的反应为:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,这说明上层溶液中仍存在Fe3+。由此可见,氯化铁溶液与碘化钾溶液反应为可逆反应,反应存在一定的限度。(2)所加的CCl4体积稍增多,振荡次数增多,紫色略变深,说明I2在萃取剂CCl4中浓度增大,促使平衡向右移动,上层溶液中Fe3+离子浓度变小,而SCN-检验Fe3+时,Fe3+最低限浓度为5ppm,否则红色配合物的颜色无法被肉眼观察,所以滴加KSCN溶液呈橙黄色。(3)上层溶液颜色之所以也加深呈浅棕褐色,是因为上层溶液中还存在以下平衡:此平衡可以与CCl4萃取I2形成竞争体系,经充分振荡,达成复相平衡,I-和I3-不溶于CCl4,溶液中的I2不仅与水层中的I-和I3-达成平衡,而且与CCl4中的I2也建立了平衡,由于在一定温度下达到平衡时,I2在CCl4层中的浓度和在水中的浓度之比为一常数(即分配系数),所以CCl4层I2浓度增大,必然导致水层I2浓度也增大,为了保持平衡常数不变,I3-浓度也相应增大,所以上层溶液的颜色加深。(4)向上层棕色溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈棕红色,是I3-的浅棕褐色干扰了Fe3+的检验的结果。2.2.1在样品溶液中添加ccl3取一只试管,加入2mL0.1moL·L-1KI溶液,滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,充分振荡后静置,溶液颜色变深呈棕黄色。再向试管中加入2mLCCl4,充分振荡后静置,下层呈紫色,上层呈棕色。取上层棕色清液于另一只试管中,滴加3滴K4Fe(CN)6溶液,溶液中立即生成蓝色沉淀。2.2.2上层变色清液中fe3+和3g3+的反应向2mL0.1moL·L-1KI溶液滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,CCl4层呈紫色,说明有I2生成,向上层棕色清液中滴加K4Fe(CN)6溶液,有蓝色沉淀生成,发生的反应为:4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓,这说明上层溶液中存在Fe3+。该反应非常灵敏,Fe3+最低限浓度为1ppm,由于采用K4Fe(CN)6溶液为试剂鉴定Fe3+,I3-的颜色对蓝色沉淀没有影响,所以现象明显。这充分说明氯化铁溶液与碘化钾溶液反应存在一定的反应限度。2.3kecn法的淀粉法2.3.1标准溶液的选择取一只试管,向试管中加入4mL0.1moL·L-1KI溶液,然后滴加6滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,充分振荡后,溶液颜色变深。再取一只试管,将上述溶液平均分成两份,一份滴加淀粉溶液,溶液变蓝,另一份滴加KSCN溶液,溶液呈血红色。2.3.2kscn溶液向KI和FeCl3溶液中滴加淀粉溶液,溶液变蓝,说明有I2生成,向另一份溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,说明溶液中存在Fe3+。由此可见,为可逆反应,此反应存在一定的反应限度。3ccl4-k4fecn6-四氢含量的检测上面4种实验方案中,“CCl4-KSCN”法用CCl4萃取溶液中的I2,CCl4量增大,振荡次数增多,萃取I2的百分率就越高,CCl4层I2的物质的量就越大,从而促使水溶液中平衡向右移动,Fe3+浓度小,生成的Fe(SCN)3浓度就小,血红色就不明显。另外还存在复相竞争体系,I3-的颜色和低浓度的Fe(SCN)3颜色差不多,这就更加干扰了Fe3+的检验。改进方案“CCl4-K4Fe(CN)6”法虽然现象明显,但要用K4Fe(CN)6溶液鉴定Fe3+,学生没有这方面知识储备,况且还要用到有毒溶剂CCl4萃取溶液中的I2,实验不够“绿色”。相比之下,“淀粉-KSCN”法操作简便,学生很容易接受,更科学合理,可行性强。人教版化学2(必修)第二章第三节“化学反应的速率和限度”中没有安排演示实验,设计“氯化铁溶液与碘化钾溶液反应限度的实验”既弥补了教材中没有实验的缺憾,也使学生更容易理解化学反应的限度