浅谈教材“实验活动3：盐类水解应用”中的问题

关键词：盐类水解；氯化铁；盐酸；配合物；Al2（SO4）3

现行人教版普通高中教科书《化学选择性必修一》第92页，“实验活动3：盐类水解应用\"实验里有如下两个实验[1]：实验1：向一支试管中加入少量FeCl3

晶体，然后加入5mL蒸馏水，振荡，观察并记录现象。再向试管中加入2mL浓盐酸，振荡，观察并记录现象。实验2：向三支试管中分别加入5mL混有少量泥土的浑浊水，然后向其中的两支试管中分别加入2mL饱和FeCl3

溶液.2mL1mol/LAl2（SO4）3

溶液，振荡。把三支试管放在试管架上，静置5min，观察并记录现象，同时进行比较。笔者在带着学生做实验时，遇到了两个问题：实验1中加入2mL浓盐酸，观察不到颜色变浅；实验2中无法配制出1mol/LAl2（SO4）3

溶液。1为什么少量晶体溶解在五毫升蒸馏水中，加入2mL浓盐酸后，未观察到颜色变浅按照教材和配套的教参，实验1中涉及的离子方程式为：Fe3++3H2O⟺Fe（OH）3+3H+实验的意图很明显，是为了通过加人浓盐酸，增加体系中氢离子浓度，抑制铁离子水解，使颜色较深的氢氧化铁转化为颜色较浅的水合铁离子。但学生在实验过程中，却出现了和预期相反的现象：加人浓盐酸后，溶液颜色不仅未变浅，反而加深了。为何实验结果与预期相反呢？是氯化铁溶液浓度不合适，还是其他原因？课后利用学校“开放实验室项目”，和学生一起进行了实验探究。（1）从试剂瓶里取出一块氯化铁晶体，用小刀切成大小不等的几个小块，将不同大小的氯化铁晶体称量后分别放入四支试管中，加入5mL蒸馏水，充分溶解（见表1）。表1不同质量氯化铁晶体溶解在蒸馏水中的现象续表（2）为了便于观察对比，将上述的4组氯化铁溶液每组平均分成三份，装入3支试管中，放置在试管架上，向每组的第二支试管中加入1mL浓盐酸，第三支试管中加入1mL蒸馏水，振荡混合均匀，观察到加入1mL浓盐酸的试管与加入1mL蒸馏水的试管对比，颜色均明显加深。为何向不同浓度的氯化铁溶液中，加入浓盐酸，均出现颜色加深的情况呢？查阅资料发现，铁离子可与卤素离子形成配合物，Fe与CI之间（或Fe与OH之间）存在着较强的极化效应，当Fe（Ⅱ）的氯配合物吸收部分可见光后集中在氯原子一端的电子可向Fe（ⅡI）跃迁（FeCl），这类电子跃迁称为电荷跃迁（又叫电荷转移）。由于这种跃迁是一种允许的电荷跃迁，对光有很强的吸收，吸收谱带的摩尔吸收率很大，数量级通常在104

左右[2]。所以电荷转移谱带往往掩盖了高能的自旋禁阻谱带。因电荷转移吸收拖尾进入了可见光区，使得发生这种跃迁的物质常呈现较深的颜色[3]会不会是因为加入浓盐酸后，盐酸中的氯离子和溶液中的铁离子形成了配合物，导致颜色加深？基于此，笔者对该实验进行重新设计：（3）在试管中分别取黄豆大小氯化铁固体，加入5mL蒸馏水，充分溶解后分装在3支小试管中，放置在试管架上。向第二支小试管中加人1mL饱和氯化钠溶液，充分振荡，向第三支试管中加入1mL蒸馏水，对比观察，加入饱和氯化钠溶液试管内颜色明显变深。（4）再向第一支试管内逐滴加入浓盐酸，加入第一滴浓盐酸后，可明显观察到氯化铁溶液颜色明显变浅。继续滴加浓盐酸至7＼～9滴时，溶液颜色开始加深，随着试管内浓盐酸量的增加，颜色也越来越深。结合文献资料，不难解释教材实验中，加入2mL浓盐酸颜色变深是因为引入大量氯离子后，生成了颜色较深（黄色）的铁的氯离子配合物。教材本意是想通过加入盐酸，抑制铁离子的水解，但由于忽略了氯离子和铁离子形成的配合物对体系颜色的影响。导致学生在按照教材提供的用量进行实验时观察不到预期现象，造成了困惑。因此建议将该实验中“加人浓盐酸\"改为“逐滴加入少量浓盐酸”。2如何配制1mol/L的Al2（SO4）3

溶液教材实验2中需用到浓度为1mol/L的Al2（SO4）3

溶液，笔者在配制溶液时思量，需要称量这么多的固体吗？直觉这个浓度似乎有问题。假设需要配制1L1mol/L的Al2（SO4）3

溶液，根据市售的硫酸铝［一般为含有结晶水的Al2（SO4）3⋅18H2O分子量为666.4]标签上的信息计算，需要称量666.4克。即需要将666.4克的Al2（SO4）3⋅18H2O配制成1000mL的溶液。市售500g/瓶Al2（SO4）3）⋅18H2O还不够配成1L溶液，这符合实际吗？为了验证这个问题，笔者设计了一组实验用不同的方法来粗略配制50mL…1mol/L的Al2（SO4）3

溶液”。（1）用电子天平准确称取2份33.32g的Al2（SO4）3

：18H2O固体，分别转移到两个100mL小烧杯中，烧杯编号为①②（烧杯容量和刻度与50mL量筒进行了对比，刻度接近实际体积）。（2）两个烧杯中均加入约28mL蒸馏水，持续搅拌，3min后，固体物质未溶解完全。（3）继续搅拌烧杯①3min，固体物质仍未完全溶解，滴加蒸馏水至50mL刻度线处，搅拌2min，固体物质仍然未完全溶解，将其静置。（4）将烧杯②放在酒精灯上加热，随着温度的升高，剩余固体物质逐渐减少，继续加热并滴加蒸馏水至液面到达烧杯50mL刻度处，当温度升高到70%时，固体物质全部溶解，烧杯内液体呈黏稠状。将溶液静置冷却至室温（一般为15°C），冷却过程中，观察到液面形成晶膜。（5）24小时后，观察两个烧杯。烧杯①杯底还余有一层固体物质，搅拌后也不溶解，液体呈黏稠状。烧杯②中黏稠状液体上层形成一层厚厚的晶膜，烧杯底部有白色物质析出。很显然，秋冬季节的室温下，由于温度、溶解度、铝离子水解形成的氢氧化铝胶体等多方面因素的影响，在烧杯中都很难配制出该浓度的Al2（SO4）3"溶液。若要依次先用少量水溶解、加热、冷却、转移、定容等操作步骤来精确配制1mol/L的Al2（SO4）3"溶液，几乎是不能实现的。那么理论上室温下能得到1mol/L的Al2（SO4）3"溶液吗？因此1mol/L的Al2（SO4）3"溶液在20%几乎已经是饱和溶液了，若在气温低于20%时，则无法在室温下配制1mol/LAl2（SO4）3"溶液。因此教材实验活动中指定配制1mol/LAl2（SO4）3"的溶液是有待商榷的。建议将配制1mol/LAl2（SO4）3"的溶液修改为配制Al2（SO4）3"饱和溶液。3关于教材实验指定浓度、指定用量的一点建议中学化学实验中，定性实验远远多于定量实验。如果实验中定量要求过多，反倒与定性实验的实验目的相悖，脱