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三氯化铁与几种常见金属的反应
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三氯化铁厂家

时间 : 2020-08-16 02:20 浏览量 : 19

01 三氯化铁(FeCl3)溶液的简介


三氯化铁FeCl3)溶液,是一种很特殊的溶液。

之所以说它特殊,是因为Fe3+这家伙在水中的水解程度很大。生成了大量的H+。反应方程式如下:

所以,为了防止它的水解,在配制一定浓度的三氯化铁溶液时候,先将三氯化铁固体溶于浓HCl,转移至容量瓶,再加水稀释,最终配成三氯化铁(FeCl3)溶液。

此时,溶液在三氯化铁(FeCl3)浓度不大的情况下(一般小于1mol/L),呈现出的就是我们理论上的黄色。

有的同学也许会问,老师,那我把三氯化铁(FeCl3)直接溶解在水中,配制成三氯化铁(FeCl3)溶液,这样行不行?

倒是也可以,但是溶液的颜色很可能直接就变成了红褐色了,或者用激光笔一照,丁达尔效应很明显可以观察的到——水解程度大哇!

最后的结论就是,无论你加不加盐酸,三氯化铁(FeCl3)溶液的pH都会很小。具体有多小?我们可以通过计算来说明,以25℃时,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38,可以很轻易地计算出来,0.1mol/L的Fe3+开始生成Fe(OH)3沉淀的pH是1.9,完全沉淀的pH是3.2。

以下为计算过程,看得懂最好,看不懂记住结论就拉倒:

就问你酸不酸?


02 二选一的难题


在一个溶液体系中,如果Fe3+H+同时存在,而且二者都有一定的氧化性,都可以和具有还原性的金属发生反应,此时,金属将作何选择?

举两个著名的例子,一个是铁Fe,一个是镁Mg。

大家学过必修一,应该知道的,一般默认的是铁粉加入到三氯化铁溶液中,发生了氧化还原反应,溶液颜色由黄转绿:

如果也学过选修四,应该知道,金属镁是比较活泼的金属,把它置入三氯化铁(FeCl3)溶液中,现象是产生大量的气泡,溶液颜色由黄转褐,最后生成红褐色沉淀。



反应方程式如下:

那么问题就来了,为什么同样是金属,却在溶液里选择了不同的氧化剂?或者我们可以这么想,明明从氧化性上来说,Fe3+>H+。铁粉先选择Fe3+可以理解,可是镁粉为什么要先选择H+


03 分析现象 得出结论


第一,我们研究一个事物,单线索的时候很少,很多时候都是多条线索同时进行,实际上,铁粉在三氯化铁(FeCl3)溶液中也会和H+发生反应生成氢气,不过量少,不是主反应,就被我们忽略了;同理,镁粉在三氯化铁(FeCl3)溶液中,也会和Fe3+发生氧化还原反应,生成Fe2+,甚至是单质铁,但反应现象被红褐色沉淀给覆盖了。

第二,这只是我的猜想。在三氯化铁(FeCl3)溶液中,一般认为Fe3+的浓度比H+大,氧化性本来就强,加上浓度也大,咋也是Fe3+优先反应,为什么镁要去找H+反应置换出氢气?我推测,这可能与H+在水溶液中存在形式、迁移特点有关,比如说,H+在水溶液中实际上以H3O+存在,Fe3+则以Fe(H2O)63+存在。

第三,实践是检验真理的唯一标准,如果你想得出更为精确的结果,需要设计一个或几个实验,来证明以上的理论是否成立。当然,也需要你有更多的理论知识(如化学反应中的电极电势)。

第四,我做了几个简单的验证实验,三氯化铁(FeCl3)溶液中,铁粉优先和Fe3+发生反应;铝片、锌粉、镁条优先和H+发生反应,生成氢气。

第五,感谢陕西师范大学美女高玲香老师,感谢南开大学化学系学霸陈昱同学,以及同事王彩花老师对我的耐心指导。


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