有关Fe3+与S2O32-反应现象及原理的探索

1、有关有关Fe3+与与S2O32-反应现象反应现象及原理的探索及原理的探索株洲市二中： 陈 欢 张弛 袁文指 导 老 师： 匡传荣 一次偶然的失误让我们错把Na2S2O3当成KSCN加入FeCl3中。正当我们准备将废液倒掉时，我们惊奇地发现：原来啤酒色的FeCl3溶液中泛起黑色的混浊，更让我们吃惊的是几秒钟后黑色变淡，不消十秒钟黑色完全褪去，在没有加入任何试剂的情况下溶液变得无色，澄清。我们向化学老师询问缘由，化学老师解释Fe3+具有氧化性，遇上还原性的S2O32-发生反应。得到解答后，我们本可以心安理得的接受这一结论，可是黑色的混浊神奇自动复原深深地印在我们的脑海里，久久挥之不去。知道我们的想

2、法之后，化学老师热心地为我们提供了有关资料，并鼓励我们：“自己动手实践，秘密就藏在神奇的背后。”就这样我们踏上了探索之路.1、Fe3+具有氧化性，S2O32-具有还原性，两者之间的反 应应属于氧化还原反应。2、反应生成黑色混浊又褪去，应有多个连锁反应发生。我们提出如下两个假设： 1、反应的两种试剂中有一种过量，两种试剂再与黑色混浊反应生成无色澄清溶液。 2、FeCl3和Na2S2O3反应生成黑色混浊，黑色混浊物再被空气中的O2氧化生成无色澄清溶液。 实验实验一一 1、取一支洁净的试管，注入约3mLNa2S2O3稀溶液（约为0.05mol/L） 2、用胶头滴管向试管中逐滴滴入FeCl3稀溶液直至

3、过量。发现滴入溶液的同时，试管中立即产生 黑紫色混浊，振荡后成棕色澄清溶液（与Fe3+的复合色）。 3、静置，5秒钟棕色变淡，15秒钟后棕色完全褪去，溶液成黄色（Fe3+的颜色）。 4、另取一支洁净的试管，注入约5mLFeCl3稀溶液。 5、用胶头滴管向试管中逐滴滴入Na2S2O3稀溶液直至过量。溶液中立即生成黑紫色混浊，振荡溶液后，溶液成黑紫色澄清溶液。 6、静置，5秒钟后黑紫色变淡，15秒钟后溶液颜色完全褪去，成无色澄清溶液。 实验结论实验结论： Fe3+可以和S2O32-反应，生成黑紫色稳定物质（非固体沉淀），此物质的褪去与溶液过量无关。 实验二实验二1、取甲、乙两支洁净的试管，分别滴入

4、5mL0.05mol/LNa2S2O3溶液，再滴入等量的0.05mol/LFeCl3溶液至稍过量。 2、迅速往甲试管中通入O2，装置图如下 发现两试管变黑又复原 的速率相差甚微3、取两支洁净试管丙、丁，向丙试管中先后加入5mL0.1mol/L Na2S2O3溶液和0.1mol/LFeCl3溶液稍过量，向丁试管中先后加入 5mL0.005mol/LNa2S2O3溶液和0.005mol/LFeCl3溶液稍过量，发现丙试管中生成浓黑色混浊，丁试管生成浅棕色混浊，且丙试管中物质的反应速率明显小于丁试管，黑色久久不褪。加热30秒钟后才慢慢褪去。实验结论：实验结论：黑色物质褪去，并非是被空气中的O2氧化，

5、而是由反应本身的性质引起的，且反应在任何浓度下均可进行 两个假想都被推翻了，我们的研究似乎陷入了泥沼。有道是“山穷水复疑无路，柳暗花明又一村。”正当大家苦苦思索时，我们发现了两条至关重要的信息：1 、2S2O32- + I2 = S4O62- + 2I -2 、Fe3+与场强比较大的配位体如CN-能形成低自旋配位 化合物如Fe(CN)63-通过仔细分析对比，我们作出如下猜想： Fe3+与I2同为中等强度的氧化剂，所以两者很可能发生如下反应：2Fe3+ + 2S2O32- = 3Fe2+ + S4O6 2-。而黑色混浊既不像沉淀，也不像胶体，倒与中学化学课本中Fe3+与SCN -的反应产物极为相

6、似。我们大胆地推断其为Fe3+ 和 S2O32-或S4O6 2- 所形成的配位化合物。 实验三实验三 FeFe2+2+的检验：的检验：1、取完全反应后的清液（Na2S2O3稍过量） 2、加入NaOH溶液,生成墨绿色絮状沉淀结论：结论：Fe3+被还原成 Fe2+SOSO4 42-2- 的检验：的检验：1、取完全反应后的清液（FeCl3稍过量） 2、加HCl溶液酸化 3、加BaCl2溶液无沉淀生成结论：结论：反应后的清液中无SO42-存在S S4 4O O6 6 2-2-的检验：的检验：1、取完全反应后的清液（FeCl3稍过量）置于蒸发皿中 2、往蒸发皿中滴加 H2SO4溶液 3、加热，有带有SO

7、2特有刺激性气味的气体生成 4、将湿润的蓝色石蕊试纸置于蒸发皿上方，蓝色石蕊试纸变红 5、蒸干，蒸发皿上附着黄色颗粒状固体，经鉴定为硫单质。结论：结论：反应后清液中存在S4O6 2- 实验四实验四1、检查，润洗，安放滴定管。2、注入溶液，赶走气泡，调整液面至0刻度以下， 记录读数。3、用碱式滴定管向锥形瓶中注入20mL0.05mol/LNa2S2O3标 准溶液。 4、多次测定取平均值。结论：结论：Fe3+ 与 S2O32- 按 1:1 反应 经过大量实验之后，我们得出了如下结论： Fe3+与S2O32- 配位的同时发生反应，生成了Fe2+与S4O6 2- Fe3+ nS2O32- = Fe(S

8、2O3)n(2 n -3)- (n=2,4,6) 2Fe(S2O3)n(2 n -3)- + 2Fe3+ = 4Fe2+ + nS4O62- 总反应式：总反应式：2Fe3+ + 2S2O32- = 3Fe3+ + S4O62- 在得出结论之后，为了进一步探索和证明，我们又做了大量的实验，其中比较有代表性的是以下两个： 1、用酸化的FeCl3与Na2S2O3反应，Na2S2O3没有 与酸反应，依旧发生变黑及复原现象，只不过反应速率加快了许多。这说明Fe3+与S2O32-所生成的配合物在酸性环境下不稳定更易发生反应。 2、 Na2S2O3与铜盐反应：先是生成黄绿色液体，然后褪色变成黄色。其反应原理与Fe3+雷同。 当我们做完最后一个实验并为论文画上最后一个句号时，我们的心里终于如释重负。回首望去，身后是一条漫长而又充满艰难险阻的探索之路。在探索中，我们舔尝了失意的苦闷，也品尝了成功的喜悦。激情与创新在探索中碰撞出智慧的火花。 “观察”是扣开探索之