二氧化硫与氯化铁反应的探讨

SO2与FeCl3反应异常实验现象的探讨

江苏省邗江中学（225009）盛锡铭

1 问题的提出

笔者在讲授“二氧化硫的还原性”时补充了一个SO2与FeCl3溶液反应的小实验,实验结果出人意料：将SO2气体通入FeCl3溶液后，溶液的颜色并非像有些资料上所讲的那样——由黄色变成浅绿色，相反其颜色变得更深了——成为红棕色。对此笔者作了如下一些探讨。

2 实验研究和分析

2．1 四组对照实验

见下表：

实验1：往10mL的1mol/L FeCl3溶液中通入SO2气体至饱和。

现象：FeCl3溶液的颜色由黄色变成了红棕色，5min颜色不变化。

实验2：往10mL的1mol/L FeCl3溶液中通入SO2气体至饱和，再将混合溶液放置一天（12h）。

现象：FeCl3溶液的颜色由黄色变成了红棕色，5分钟内颜色不变化；12h后溶液的颜色变成了浅绿色。

实验3：往10mL的1mol/L FeCl3溶液中滴加2滴浓盐酸，再通入SO2气体至饱和。

现象：FeCl3溶液的颜色由黄色变成浅绿色，5分钟颜色不变化。

实验4：往10mL的1mol/L FeCl3溶液中通入SO2气体至饱和，再给混合溶液微热3min。

现象：FeCl3溶液的颜色先由黄色变成红棕色，微热后溶液颜色变浅，成为浅绿色。

2．2 实验现象的分析和推理

（1）实验1和2的现象说明，反应SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+4H++2Fe2+要完全进行需很长时间；实验过程中之所以出现异常现象（颜色变深），可能是因为在反应完全进行之前存在着副反应。

（2）实验4说明，加热可以加快该反应的速度，可以在较短的时间内完成该反应。同时由实验4的结果可排除由于Fe3+水解产生Fe(OH)3胶体而使溶液颜色变深的情况。如果是那样，加热可促进水解，溶液的颜色应变深而不是变浅。

（3）实验3说明，增强反应溶液的酸度可以避免异常现象出现；究其原因可能是酸可以抑制副反应的发生。

（4）理论上的推理

查电极电势表得：

电对电极反应标准电极电势(v)

Fe(Ⅲ)-Fe(Ⅱ) Fe3++e=Fe2+0.770

S(Ⅵ)-S(Ⅳ) SO2-+

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实验2和3的最终结果也证明了这一点——溶液的颜色最终都变成了浅绿色。

3 异常现象的理论假设

通过以上的分析和推理，笔者对异常现象产生的原因在理论上作了如下一种假设，其原理如下：

（1）SO2+H2O H2SO3

（2）H2SO3H++HS03-

（3）HS03-H++SO32-

（4）SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+4H++2Fe2+

（5）Fe2++ SO32-FeSO3↓（墨绿色）

反应（4）SO2+2H2O+2Fe3+=SO42-+4H++2Fe2+若要完全进行需很长时间。笔者认为在这段时间内，反应产物Fe2+与反应物体系中的SO32-会发生一个可逆的副反应即反应（5）：

Fe2++ SO32-FeSO3↓（墨绿色）

红棕色就是FeSO3（墨绿色）和FeCl3(黄色)的混合色。随着反应的进行，H2SO3分子逐渐减少，SO32-离子随之减少，反应（5）中的平稳就向左移动，于是FeSO3逐渐减少并最终消失；与此同时，Fe3+也逐渐减少，直至完全转化为Fe2+。最后，混合溶液的颜色就变成了Fe2+的颜色——浅绿色。

这个假设可解释上述实验3和4的现象：加热可以加快反应（4）的速度；酸可以抑制的FeSO3生成，因为FeSO3能溶于酸。

4 对假设的验证

为验证笔者的假设，笔者设计了如下一个实验：

（1）将1mL左右的饱和Na2SO3溶液逐滴滴加到4mL新制的1mol/L FeCl2溶液中，可以观察到有墨绿色的絮状沉淀产生。

（2）振荡试管，使上述液体成为悬浊液，将悬浊液倒入5mL的1mol/L FeCl3溶液中，发现沉淀立即消失，溶液的颜色变成了红棕色。

（3）上述溶液一分为二。将其中一份溶液微热3min后，观察到溶液颜色呈浅绿色。另一份溶液放置12h 后，发现溶液颜色也呈浅绿色。

该实验结果证实了笔者的假设是正确的。

5一点思考

实验1之所以出现异常的现象，笔者认为主要是由于实验中溶液的酸度没

有能控制好的缘故。由此可见实验条件的有效控制是影响实验成败的关键。这

一点，我们在今后实验教学中要加以注意。

参考文献

[1]Weast R．C．《Handbook of Chemistry and Physics》D-151,69th Edition,(1988-1989)

[2]北京师范大学无机化学教研室等编．无机化学．北京高等教育出版社．1992