硫化钠溶液与氯化铁溶液反应的本质的研究育才中学李珊等.doc

硫化钠溶液与氯化铁溶液反应本质的研究 硫化钠溶液与氯化铁溶液反应本质的研究 研究成员：李珊、李廷辉、彭紫君、汤瑞茵、邱杰、黄炜东 学校：广州市育才中学 指导老师：姜宏飞 一、研究目的 了解硫化钠、氯化铁分别在水溶液中发生水解反应的情况。 研究将硫化钠溶液加入氯化铁溶液中，将氯化铁溶液加入硫化钠溶液中，分别发生什么现象，判断发生了哪些反应，总结两种溶液之间反应的本质。 二、研究方案 我们首先通过了解硫化钠、氯化铁的性质，对两个反应物的反应进行猜测。再通过一系列的方法设计实验，对可能生成的物质进行检验，继而反推发生了什么类型的反应，再做出相关的总结。对此，我们在摸索中相继设计了以下的实验： 实验一：硫化钠溶液和氯化铁溶液性质初探 实验二：硫化钠溶液和氯化铁溶液反应现象观察和分析 实验三：硫化钠溶液和氯化铁溶液反应产物的探究 实验四：探究溶液的酸碱性对硫化钠溶液和氯化铁溶液反应的影响 实验五：其他金属阳离子和硫化钠溶液的反应情况探究 三、研究过程 实验一：硫化钠溶液和氯化铁溶液性质初探 【实验仪器】PH试纸、玻璃皿、玻璃棒 【实验试剂】Na2S溶液、FeCl3溶液 【实验操作】观察未知浓度的硫化钠溶液和氯化铁溶液并分别测定其PH，结果如下： 物质 外观 PH 解释 Na2S溶液 无色透明液体，有臭鸡蛋气味 12 Na2S溶液发生水解，溶液呈碱性，有少量硫化氢挥发出来。 S2－+H2OHS－+OH－ HS－+H2OH2S+OH－ FeCl3溶液 黄褐色透明液体，无气味 2 FeCl3溶液发生水解，溶液呈酸性 Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H＋ 【分析与讨论】 根据上述情况，我们预测硫化钠溶液和氯化铁溶液发生双水解反应，如下： 3Na2S+2FeCl3+6H2O=2Fe(OH)3↓+3H2S↑+6NaCl 预测现象：有红棕色沉淀产生，有无色臭鸡蛋气味的气体产生。 事实情况如何呢？我们决定动手实验一下。 实验二：硫化钠溶液和氯化铁溶液反应现象观察和分析 【实验仪器】试管、胶头滴管、量筒 【实验试剂】Na2S溶液、FeCl3溶液 【实验步骤和现象】 编号 操作步骤 现象 实验① 取一支洁净的试管，加入5mlPH=2的氯化铁溶液，逐滴滴加1——3滴PH=12的硫化钠溶液，振荡试管。 滴入两滴硫化钠溶液，立即产生黑色沉淀，振荡后沉淀消失，溶液黄色变浅，有臭鸡蛋气味；再滴入1滴硫化钠溶液，又产生黑色沉淀，振荡后沉淀又消失，溶液变为乳黄色，有臭鸡蛋气味 实验② 再取一支洁净的试管，加入5mlPH=12的硫化钠溶液，逐滴滴加1——3滴PH=2的氯化铁溶液，振荡试管。 滴入两滴FeCl3溶液，立即产生黑色沉淀，振荡后沉淀不消失；再滴入1滴FeCl3溶液，黑色沉淀增多，振荡后沉淀不消失，溶液变为墨绿色。没有明显的臭鸡蛋气味。 【分析与讨论】沉淀颜色并不是我们预测的红棕色，而是黑色！黑色沉淀是什么呢？为此我们上网查找了到如下一些资料： 物质 溶度积（Ksp） 外观 相关性质 Fe 3.7×10－19 棕黑色/黑褐色块状物 溶于酸有H2S产生，加热容易氧化，熔点高，高温加热可得S Fe2S3 1.0×10－88 黑色固体，常温下易转变为黄绿色 遇强热则分解成FeS和S，遇酸有H2S产生 Fe(OH)3 1.1×10－36 棕色或红褐色粉末/深棕色絮状沉淀 可溶于酸 S 淡黄色固体 难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳等有机溶剂，可燃。 根据实验现象和资料，我们有如下一些猜测： 猜测一：黑色沉淀是FeS和S的混合物，黑色遮住了黄色。没有Fe2S3的理由是：它如同碳酸铝一样在水中不存在。 猜测二：黑色沉淀是FeS,S和Fe(OH)3的混合物。理由除了“猜测一”中表述的还有：在“实验①”中有臭鸡蛋气味，说明发生了“双水解”，那就会产生Fe(OH)3 猜测三：黑色沉淀是Fe2S3 。理由是Fe2S3的Ksp极小，远远小于FeS和Fe(OH)3 到底哪种猜测正确呢？而且“实验①”中产生的黑色沉淀振荡后为什么又消失了？另外，滴入的顺序和用量不同，为什么现象不一样？我们决定继续设计实验方案探究。 实验三：硫化钠溶液和氯化铁溶液反应产物的探究 【实验仪器】锥形瓶、导管、漏斗、铁架台、烧杯、滤纸、PH试纸、玻璃棒，有孔的橡皮塞、胶头滴管，玻璃皿，药匙，量筒、燃烧匙、酒精灯 【实验药品】FeCl3溶液、Na2S溶液、4mol/L H2SO4溶液、1mol/L KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、饱和CuSO4溶液、蒸馏水、NaOH溶液、酸化的AgNO3溶液 【实验流程】 蒸馏水 硫酸 过滤Ⅱ滤渣Ⅰ酸化 过滤Ⅱ 滤渣Ⅰ 酸化 水洗 过滤Ⅰ混合 过滤Ⅰ