氯化鐵溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)

氯化鐵溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案改進(jìn)

1實(shí)驗(yàn)2:反應(yīng)存在一定的限度通過人體工程2（一門學(xué)科）第3章，給出了人教版化學(xué)2（一門學(xué)科）函數(shù)的階躍和限制。教學(xué)實(shí)踐表明,只通過講解煉鐵高爐中尾氣存在原因,學(xué)生還是難以理解化學(xué)反應(yīng)存在一定的限度,在教學(xué)中如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明化學(xué)反應(yīng)有一定限度呢?為此,我查閱了蘇教版化學(xué)2(必修)第一單元化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)限度中證明化學(xué)反應(yīng)有一定限度的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的具體操作為:“(1)取5mL0.1moL·L-1KI溶液,滴加0.1moL·L-1FeCl3溶液5~6滴;(2)繼續(xù)加2mLCCl4振蕩;(3)取萃取后的上層清液,滴加KSCN溶液?！蔽野凑丈厦娴姆桨高M(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),此方案雖然能檢驗(yàn)I2生成,但是難以檢驗(yàn)溶液中還有Fe3+的存在,得出化學(xué)反應(yīng)存在一定的限度的結(jié)論還是有些勉強(qiáng)。因此我又對氯化鐵溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)限度的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下一系列設(shè)計(jì)和研究。2實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的設(shè)計(jì)2.1.1kscn和wcln的制備(1)取一只試管,加入2mL0.1moL·L-1KI溶液,滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,充分振蕩后靜置,溶液顏色變深呈棕黃色;再向試管中加入2mLCCl4,充分振蕩后靜置,下層呈紫色,上層呈棕色;取上層棕色清液于另一只試管中,滴加3滴KSCN溶液,溶液呈棕紅色。(2)再取一只試管進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn),將2mLCCl4改為3mLCCl4,充分振蕩后靜置,試管下層紫色略變深,上層顏色也略變深,呈淺棕褐色;取上層淺棕褐色清液于另一只試管中,滴加3滴KSCN溶液,溶液呈橙黃色。2.1.2ccl4溶液的最低限濃度fe3+(1)向2mL0.1moL·L-1KI溶液滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,FeCl3顯然不足量,CCl4層呈紫色說明有I2生成,發(fā)生的反應(yīng)為:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,向上層棕色清液中滴加KSCN溶液呈棕紅色,發(fā)生的反應(yīng)為:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,這說明上層溶液中仍存在Fe3+。由此可見,氯化鐵溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)存在一定的限度。(2)所加的CCl4體積稍增多,振蕩次數(shù)增多,紫色略變深,說明I2在萃取劑CCl4中濃度增大,促使平衡向右移動(dòng),上層溶液中Fe3+離子濃度變小,而SCN-檢驗(yàn)Fe3+時(shí),Fe3+最低限濃度為5ppm,否則紅色配合物的顏色無法被肉眼觀察,所以滴加KSCN溶液呈橙黃色。(3)上層溶液顏色之所以也加深呈淺棕褐色,是因?yàn)樯蠈尤芤褐羞€存在以下平衡:此平衡可以與CCl4萃取I2形成競爭體系,經(jīng)充分振蕩,達(dá)成復(fù)相平衡,I-和I3-不溶于CCl4,溶液中的I2不僅與水層中的I-和I3-達(dá)成平衡,而且與CCl4中的I2也建立了平衡,由于在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí),I2在CCl4層中的濃度和在水中的濃度之比為一常數(shù)(即分配系數(shù)),所以CCl4層I2濃度增大,必然導(dǎo)致水層I2濃度也增大,為了保持平衡常數(shù)不變,I3-濃度也相應(yīng)增大,所以上層溶液的顏色加深。(4)向上層棕色溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈棕紅色,是I3-的淺棕褐色干擾了Fe3+的檢驗(yàn)的結(jié)果。2.2.1在樣品溶液中添加ccl3取一只試管,加入2mL0.1moL·L-1KI溶液,滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,充分振蕩后靜置,溶液顏色變深呈棕黃色。再向試管中加入2mLCCl4,充分振蕩后靜置,下層呈紫色,上層呈棕色。取上層棕色清液于另一只試管中,滴加3滴K4Fe(CN)6溶液,溶液中立即生成藍(lán)色沉淀。2.2.2上層變色清液中fe3+和3g3+的反應(yīng)向2mL0.1moL·L-1KI溶液滴加3滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,CCl4層呈紫色,說明有I2生成,向上層棕色清液中滴加K4Fe(CN)6溶液,有藍(lán)色沉淀生成,發(fā)生的反應(yīng)為:4Fe3++3[Fe(CN)6]4-=Fe4[Fe(CN)6]3↓,這說明上層溶液中存在Fe3+。該反應(yīng)非常靈敏,Fe3+最低限濃度為1ppm,由于采用K4Fe(CN)6溶液為試劑鑒定Fe3+,I3-的顏色對藍(lán)色沉淀沒有影響,所以現(xiàn)象明顯。這充分說明氯化鐵溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)存在一定的反應(yīng)限度。2.3kecn法的淀粉法2.3.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的選擇取一只試管,向試管中加入4mL0.1moL·L-1KI溶液,然后滴加6滴0.1moL·L-1FeCl3溶液,充分振蕩后,溶液顏色變深。再取一只試管,將上述溶液平均分成兩份,一份滴加淀粉溶液,溶液變藍(lán),另一份滴加KSCN溶液,溶液呈血紅色。2.3.2kscn溶液向KI和FeCl3溶液中滴加淀粉溶液,溶液變藍(lán),說明有I2生成,向另一份溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈血紅色,說明溶液中存在Fe3+。由此可見,為可逆反應(yīng),此反應(yīng)存在一定的反應(yīng)限度。3ccl4-k4fecn6-四氫含量的檢測上面4種實(shí)驗(yàn)方案中,“CCl4-KSCN”法用CCl4萃取溶液中的I2,CCl4量增大,振蕩次數(shù)增多,萃取I2的百分率就越高,CCl4層I2的物質(zhì)的量就越大,從而促使水溶液中平衡向右移動(dòng),Fe3+濃度小,生成的Fe(SCN)3濃度就小,血紅色就不明顯。另外還存在復(fù)相競爭體系,I3-的顏色和低濃度的Fe(SCN)3顏色差不多,這就更加干擾了Fe3+的檢驗(yàn)。改進(jìn)方案“CCl4-K4Fe(CN)6”法雖然現(xiàn)象明顯,但要用K4Fe(CN)6溶液鑒定Fe3+,學(xué)生沒有這方面知識儲備,況且還要用到有毒溶劑CCl4萃取溶液中的I2,實(shí)驗(yàn)不夠“綠色”。相比之下,“淀粉-KSCN”法操作簡便,學(xué)生很容易接受,更科學(xué)合理,可行性強(qiáng)。人教版化學(xué)2(必修)第二章第三節(jié)“化學(xué)反應(yīng)的速率和限度”中沒有安排演示實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)“氯化鐵溶液與碘化鉀溶液反應(yīng)限度的實(shí)驗(yàn)”既彌補(bǔ)了教材中沒有實(shí)驗(yàn)的缺憾,也使學(xué)生更容易理解化學(xué)反應(yīng)的限度