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)

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( 1) 了解硫化钠、氯化铁分别在水溶液中发生水解反应的情况。

( 2) 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：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(OH3)↓+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】【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：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【实验操作、现象和分析】1. 混合：用量筒分别量取10ml PH=2氯化铁溶液和10ml PH=12硫化钠溶液，置于锥形瓶中，迅速盖上带有导管的橡皮塞，导管插入装有NaOH溶液的试管中（吸收尾气）2. 过滤Ⅰ：过滤后滤液Ⅰ几乎为无色，但过一段时间后略变黄色。

滤渣Ⅰ开始时是黑色，大约过半个钟后变为黄绿色。

（这是一个重大发现！当时真是激动啊，好像居里夫妇发现“镭”了）。

真实图片如下：分析：滤液Ⅰ可能有浓度极低的亚铁离子；滤渣Ⅰ的颜色变化说明了黑色沉淀含Fe2S33. 酸化：酸化时有强烈的臭鸡蛋气味，黑色沉淀很快变为乳白色浑浊液（略带米黄色）。

分析：黑色沉淀和硫酸发生了反应，产生了硫化氢气体，浑浊液中的沉淀（估计是硫）是原来就有的还是酸化时产生的呢？4. 过滤Ⅱ：过滤后滤液Ⅱ为无色。

滤渣Ⅱ为淡黄色。

分析：滤渣Ⅱ的成分很可能是硫5. 滤渣Ⅱ：水洗晾干后放在燃烧匙点燃，当观察到有火星时，我们十分欣喜。

如下图：分析：滤渣Ⅱ中含硫磺。

这说明硫化钠与氯化铁确实发生了氧化还原反应6.【分析与讨论】综合分析得出以下结论：①等体积PH=12的硫化钠溶液和PH=2的氯化铁溶液混合产生的沉淀有Fe2S3、FeS和S。

不清楚是否含有Fe（OH）3②等体积PH=12的硫化钠溶液和PH=2的氯化铁溶液混合时发生的反应有：2Fe 3++3S2-=Fe2S3 ↓ 2Fe 3++3S2-=2FeS↓+S↓Fe 2S3+4H+=2Fe2++ S↓+2H2S③结合实验二，我们猜测硫离子和铁离子的反应与他们的用量、溶液的酸碱性有关。

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【实验仪器】烧杯、胶头滴管、量筒、PH试纸、漏斗、滤纸、铁架台、玻璃棒【实验试剂】Na2S溶液、FeCl3溶液、HCL溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、K3Fe（CN）6溶液【实验操作和现象】如下表：混合时图片】分析与讨论】实验现象表明：溶液碱性越强，生成黑色沉淀越多，即生成Fe2S3越多, 但碱性太强百度文库- 让每个人平等地提升自我也伴随有氢氧化铁产生；酸性越强，生成硫越多（现象是“越白” ）。

硫离子和铁离子的反应果然与溶液的酸碱性有关。

Fe3+在酸性条件下其氧化性比在碱性条件下强，会将S2-氧化成S，自身被还原为Fe2+（实验②的酸性条件比实验①的要强，因此被还原的Fe2+更多些，使得溶液颜色看起来比较绿）；在碱性的条件下，Fe3+氧化性减弱，Fe3+和S2-会结合成溶解度极小的Fe2S3沉淀。

实验五：其他金属阳离子和硫化钠溶液的反应情况探究【问题的提出】铁离子和硫离子混合，存在复分解反应和氧化还原反应的竞争，那么比铁离子氧化性强的Ag+呢？比铁离子氧化性弱的Cu2+、Fe2+、Al 3+呢？【实验仪器】试管、胶头滴管、量筒【实验试剂】Na2S溶液、FeCl3溶液、AgNO3溶液、FeCl 3溶液、CuCl2溶液、FeCl2溶液、AlCl 3溶液【实验操作】1．向5ml PH=12的Na2S溶液中分别滴入2 滴下列溶液：溶液①AgNO3②FeCl3③CuCl2④FeCl2⑤AlCl 3现象溶液由无色变浅褐色，产生黑色沉淀溶液变成深墨绿色，有黑色沉淀底部为黑色沉淀，上层清液为浅绿色溶液变为深褐色，产生黑色小颗粒产生白色沉淀，振荡后沉淀立即溶解离子方程式2Ag＋+S2—=Ag2S↓2Fe3++3S2-=Fe2 S 3↓Cu2++S2-=CuS↓Fe2++S2-=FeS↓2Al 3++3S2- +6H2O=2Al(OH) 3↓+3H2SAl(OH) 3+OH-=AlO2-+2H2O2溶液①AgNO3②FeCl3③CuCl2④FeCl2⑤AlCl 3现象溶液颜色呈浅褐色，产生黑色沉淀局部有黑色沉淀，震荡后沉淀消失溶液变深蓝绿色，有黑色小颗粒产生黑色沉淀，溶液由浅绿色变为黄灰色溶液变浑浊，有白色沉淀离子方程式2Ag＋+S2—=Ag2S↓2Fe3++3S2-=Fe2 S3 ↓Fe2S3+4H+=2Fe2++ S↓+2H2SCu2++S2-=CuS↓Fe2++S2-=FeS↓2Al 3++3S2-+6H2O=2Al(OH) 3↓+3H2S【分析与讨论】硫离子与过渡元素的金属阳离子在溶液中相遇，通常会生成Ksp较小的金属硫化合物沉淀，而硫离子与铝离子（主族元素）反应，则会发生双水解反应，生成Al（OH）3沉淀和H2S气体；另外，金属硫化物沉淀的溶解与溶液的PH有关。

生“双水解反应” 。

竞争的结果与反应物的用量、溶液的酸碱性有关。

现结合“实验二” 总结硫化钠溶液与氯化铁溶液的本质，如下表：五、研究体会汤瑞茵：这次的实验跟以往的截然不同，因为以前我们都只是在一旁看着老师演示，我们却在一旁看的惊讶。

然而这次是我们亲自动手，亲力亲为的完成实验。

所以说，在这个美妙的过程里，我们获益良多，不仅一览了化学世界里的奥妙与精彩，还学会了团结。

我们之所以能在短短的时间内做出如此惊人的成果，归根到底都是因为大家的付出。

如果没有大家团结的劳动，没有大家分工合作，相互帮忙，那么实验的结果便是可望不可即。

这次研究的是Na2S 和FeCl3的反应。

一开始思考它们的反应原理时，我们利用过往所学的知识写出了总式，看着总式里那熟悉的物质，都以为这个实验都是很简单的。

但经过一个多星期的探究与实验，才真正的体会到化学中暗含的奥妙！这个反应原来并不简单，实验起来才体会到事实原来不能单凭想象。

在实验前，我们都以为看到的现象会是有红褐色的沉淀，结果实验起来才发现，生成的是黑色沉淀。

原来只靠单一的想象是错误的，实践才是真理！这次实验，我看到了很多奇妙的现象，真是耳目一新，每把两种不同的试剂混合时都能看到意想不到的现象。

这次实验，我获得了很多，有化学的新知识和对学过的知识的巩固，比如看这个实验吧，物质的反应不只是单一的氧化还原在进行，也可以是双水解同时进行，二者在相互竞争，而最后表现出来的便是比较强的反应了！神奇的化学世界给予了我们无穷的乐趣！让我们更加热爱化学生活！彭紫君：活动后，感到最重要的两个字还是“用心” 。

老实说来，在这次活动中，我投入了很多心血。

最开始的实验猜测误差处理的练习，那些繁琐让我不禁有些受打击，但真正开始做实验之后，才渐渐发现其中的快乐。

起初是亦步亦趋，对着课本研究，没什么自己的想法；渐渐地开始在预习的时候去网上查阅资料，有时还可以看到同一实验可以采用的不同方法，通过比较与分析，我既能感觉化学反应的奥妙，又常常能够得到不少收获。

亲手实验确实给我的化学课学习带来了巨大的变化，从被动变为主动，从完成任务到用心发掘。

在实验过程中，“用心”二字，再加上乐意动手也同样重要。

当老师教给我们怎样操作时，要想想到底为什么这样做。

继而在动手后，能从根本上记住实验的原理，令我受益匪浅。

最后的一点总结就是，提前做好功课，不是简单的预习完就了事，而是真正地深入地去思考，熟悉之后才会热爱。

李珊：这次研究让我体会到了什么叫“研究”。

“研究”是一个“假设——验证———再假设——再验证”的复杂过程，“研究”是一个“肯定——否定———再肯定——再否定——再肯定” 的发现过程。

这样一步步地探索，深入地研究，终于摸到了些眉目。

一开始我们都以为是反应的实质就是双水解，但后来通过两种溶液互滴的实验来看，事实远不止如此。

于是我们决定继续往下研究。

我们不断地假设，不断地实验，不断地猜想，又不断地验证，通过做实验这种最直接的方法，终于知道两种溶液混合后到底是以哪种反应类型为主。

在这过程中，“肯定”与“否定”的不断反复地辩证着我们的想法，让我们逐渐理清了该反应的实质。

通过亲身参与实验当中，使我们更加清楚地看到的实验中真实的反应现象，也培养了我们动手的能力，还有收集、分析和利用信息的能力。