吳瓊+李猛+張恒強(qiáng)+周白雪

摘要：介紹了液膜擴(kuò)散法鑒定溶液中存在的Fe3+和Fe2+。鑒于不同濃度的Fe3+、Fe2+與不同的鑒定試劑反應(yīng)呈現(xiàn)不同的現(xiàn)象，通過不同反應(yīng)體系的“比鄰式”或“同心圓”的自然擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)，得出一定實(shí)驗(yàn)條件下Fe3+、Fe2+與不同鑒定試劑反應(yīng)的最佳濃度比，可以鮮明、準(zhǔn)確地對(duì)Fe3+、Fe2+進(jìn)行鑒定，由此為中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中其他常見陽離子的鑒定提供了新思路。

關(guān)鍵詞：液膜擴(kuò)散；Fe3+和Fe2+；離子鑒定；實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)：1005–6629（2017）11–0053–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中指出：“要鼓勵(lì)教師開發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器，研究低成本、少污染的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想，同時(shí)在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。[1]”目前，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不夠直觀鮮明、實(shí)驗(yàn)成功率不高、實(shí)驗(yàn)在安全性環(huán)保性方面有欠缺、不符合綠色化學(xué)要求等問題[2]。如Fe3+和Fe2+是中學(xué)化學(xué)常見的陽離子，其鑒定方法較為單一，藥品用量不夠明確，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也不夠清晰等，這非常不利于學(xué)生科學(xué)探究能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。

液膜擴(kuò)散法是我們教研室自2010年應(yīng)用于無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新方法，取得了較好的教學(xué)效果。對(duì)于中學(xué)常見離子Fe3+和Fe2+的鑒定現(xiàn)象明顯，試劑用量少，成功率高，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想，能夠有效地落實(shí)中學(xué)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)精神和實(shí)踐創(chuàng)新的培養(yǎng)要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

儀器：正方形玻璃片若干、尖頭玻璃棒、照相機(jī)、100mL小燒杯等

試劑：0.5mol/L Fe3+、0.1mol/L Fe3+、0.1mol/L KSCN、2.0mol/L NaOH、5%淀粉溶液、0.2mol/L KI；0.5mol/L Fe2+、0.1mol/L Fe2+、0.05mol/L KMnO4

1.2 Fe3+鑒定新方法

方法一：Fe3+與KSCN溶液“比鄰式”自然擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)

在兩片玻璃片上，相距約1.5cm處，分別滴加1滴0.1mol/L Fe3+、1滴0.1mol/L KSCN和1滴0.5mol/L Fe3+、1滴0.1mol/L KSCN溶液，用尖頭玻璃棒將兩種溶液涂成薄薄的液膜，并引導(dǎo)這兩種相鄰液膜靠近至自然擴(kuò)散，見圖1和圖2。

在兩片玻璃片上分別滴3滴2.0mol/L NaOH，用尖頭玻璃棒涂成一層薄膜，在同心位置距離液膜3mm處分別垂直滴下1滴0.1mol/L Fe3+和0.5mol/L Fe3+，F(xiàn)e3+由中間向四周逐漸擴(kuò)散，見圖3和圖4。

圖3與圖4分別是濃度為0.1mol/L和0.5mol/ L Fe3+與2.0mol/L NaOH“同心圓”自然擴(kuò)散反應(yīng)的照片，其反應(yīng)原理：Fe3++OH-=Fe（OH）3↓。對(duì)于同心的位置滴下1滴氯化鐵，液滴的中間厚兩邊薄，首先接觸氫氧化鈉的氯化鐵濃度低，隨著氯化鐵的擴(kuò)散，最先反應(yīng)的部分已經(jīng)變成深褐色，表現(xiàn)出氯化鐵是逐級(jí)擴(kuò)散發(fā)生反應(yīng)的?？梢钥闯?.5mol/L Fe3+反應(yīng)中從反應(yīng)物到生成物形成的黃色（FeCl3）溶液膜、紅褐色[Fe（OH）3]和無色（NaOH）液膜的三階對(duì)比，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，有利于演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)。所以用2.0mol/L NaOH鑒定Fe3+，0.5mol/L是Fe3+的適宜濃度。

方法三：Fe3+與淀粉KI溶液“比鄰式”自然擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)

在兩片玻璃片上，相距約1.5cm處，分別滴加1滴0.1mol/L Fe3+、1滴0.2mol/L淀粉KI和1滴0.5mol/L Fe3+、1滴0.2mol/L淀粉KI，用尖頭玻璃棒將兩種溶液涂成薄薄的液膜，并引導(dǎo)這兩種相鄰液膜靠近至自然擴(kuò)散，見圖5和圖6。

方法二：Fe2+與NaOH溶液“同心圓”自然擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)

在兩片玻璃片上分別滴3滴2.0mol/L NaOH，用尖頭玻璃棒涂成一層薄膜，在同心位置距離液膜3mm處分別垂直滴下1滴0.1mol/L Fe2+和1滴0.5mol/L Fe2+，F(xiàn)e2+由中間向四周逐漸擴(kuò)散，見圖9和圖10。

用2.0mol/L NaOH鑒定Fe2+，選擇0.5mol/L Fe2+進(jìn)行實(shí)驗(yàn)較適合，c（NaOH）：c（Fe2+）=4：1時(shí)，F(xiàn)e2+的鑒定實(shí)驗(yàn)效果較明顯。

3 實(shí)驗(yàn)說明

（1）選用玻璃片時(shí)，最好選用無色透明的材料，有利于觀察顏色的變化，使用時(shí)注意用砂布磨去四邊鋒刃，洗凈備用[3]，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和師生的安全。

（2）在配制溶液過程中，注意準(zhǔn)確稱量固體樣品，配制溶液時(shí)用蒸餾水，避免引入其他雜質(zhì)，影響實(shí)驗(yàn)效果。

（3）在用尖嘴玻璃棒將兩種溶液涂成薄薄的液膜時(shí)，注意避免液體散落；在同心位置上面滴溶液時(shí)，注意高度，避免液體飛濺。

（4）實(shí)驗(yàn)在透明的平面玻璃上進(jìn)行，避免了點(diǎn)滴板或試管底部凹面對(duì)光線的影響，可以直視實(shí)驗(yàn)部位[4]。所以對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行拍照時(shí)需注意直視實(shí)驗(yàn)顏色部位。

4 總結(jié)

目前，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中普遍存在一些問題：一是實(shí)驗(yàn)藥品用量不明確，通常用“少量”、“適量”、“過量”、“幾滴”等較籠統(tǒng)的詞語概括，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)實(shí)驗(yàn)藥品的實(shí)際用量難以把握，易導(dǎo)致藥品浪費(fèi)，使實(shí)驗(yàn)成本升高，甚至?xí)斐晌廴?；二是?shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察不夠全面，有的只能觀察到起點(diǎn)與終點(diǎn)的變化，對(duì)于中間的反應(yīng)過程則不易觀察到；三是實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能以文字形式保存，對(duì)有些直觀現(xiàn)象不能保留下來。而本文采用定量的方式對(duì)Fe3+和Fe2+進(jìn)行鑒定，通過自制的正方形玻璃片作為點(diǎn)滴板，使用相機(jī)記錄溶液間反應(yīng)的顏色變化，克服了上述存在的問題，對(duì)探索中學(xué)實(shí)驗(yàn)中其他常見顯色離子的鑒定提供了新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[S].北京：人民教育出版社，2003：41.

[2]李猛等.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)研究述評(píng)[J].中學(xué)化學(xué)，2016，（1）：6.

[3]楊興等.淀粉與碘水自然擴(kuò)散顯色反應(yīng)過程的研究[J].化學(xué)教學(xué)，2015，（10）：59.

[4]北京師范大學(xué)無機(jī)教研室等編.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2009：15.endprint