探究实验两则

文章编号：1005－6629(2007)08－0010－02中图分类号：G633.8 文献标识码：C

探究实验1

不少资料认为，向铁盐(Fe3+)溶液中加入过量的镁片，反应完成后变为无色的MgCl2溶液。其理由是：Fe3+与镁片先后发生两步反应：

一步： 2Fe3++MgMg2++2Fe2+

二步： Fe2++MgFe+Mg2+

事实上这种认识是不完全的，实验现象也不是上述这么简单。

我们对此做了实验。操作过程中观察到的实验现象是这样的：将表面擦得光亮的镁片插入淡黄色FeCl3溶液中时，镁片表面上立即产生大量气泡，收集此气体点燃时发出爆鸣声（由此证明产生的气体是氢气）。随着反应的不断进行，溶液颜色由淡黄逐渐变深，最后变为褐色的悬浊液。镁片表面变黑，用蒸馏水反复冲洗镁片，仍为黑色。将表面变黑的镁片置于稀硫酸中，镁片迅速溶解，将所得溶液分成两等份，在一份中滴入几滴浓硝酸，之后分别滴入KSCN溶液，只有滴入硝酸的那份溶液变红。由此说明上述反应过程中有铁被还原出来。静置反应后得到悬浊液，将上层清液倒入一试管中，滴入几滴浓硝酸，再滴入KSCN溶液时，无明显现象；向褐色沉淀物中滴加稀硫酸，沉淀物溶解，所得溶液呈淡黄色，滴加KSCN溶液时，溶液变红。由此说明褐色悬浊液是生成的Fe(OH)3所致。

我们认为，出现上述现象的主要原因是Fe3+的水解所致：

虽然Fe3+的氧化性比H+强，但由于Fe3+的水解程较大，产生的H+浓度也较大，而Mg的还原性较强，是此，Fe3+、H+均可与之反应，由于H+还原为H2逸出，破坏了Fe3+的水解平衡，促进了Fe3+不断向水解的方向移动，从而使溶液颜色逐渐变深，最后变为褐色的悬浊液。之后生成的Fe2+又发生水解反应，并建立水解平衡：

此时虽然Fe2+的氧化性比H+弱，但其浓度比H+大，此时Mg同时可与它们发生置换反应，一方面不断产生H2，使Fe2+水解平衡不断向水解的方向移动：另一方面又有部分Fe2+被还原析出附着在镁片上。上述过程可用五个化学方程式表示如下：

探究实验2

也有不少人认为，向铜盐(Cu2+)的溶液中加入过量镁片（或锌片），通过置换反应，镁片（或锌片）表面上会析出光亮的铜；溶液由蓝色变为无色。事实上该实验的现象也并非如此。

我们做此探究实验时，是将擦得光亮的镁片插入蓝色的CuSO4溶液中，此时镁片上产生了大量气泡，同时有大量的黑色物质聚集在镁片上，有的脱落下来悬浊在试管底部；溶液由蓝色透明逐渐变为不透明的蓝色悬浊液。当反应停止时（不再产生气泡），静置，上层溶液无色透明，下层沉淀物为蓝色Cu(OH)2 与黑色的铜的混合物，镁片上也附着着黑色的铜和蓝色沉积物。取出镁片，用蒸馏水冲洗表面附着物，可见少许红色的单质铜析出附着在镁片上。

产生该实验现象的原因是：Cu2+的水解所致。在Cu2+溶液的水解平衡体系中，虽然Cu2+的氧化性大于H+，但Cu2+的水解程度比较大，产生的H+浓度也比较大，还原性较强的Mg可同时与它们发生置换反应。由于H+被还原为H2逸出，促进了Cu2+的水解平衡不断向水解的方向移动，从而产生较多量的Cu(OH)2析出，致使溶液变为蓝色的悬浊液。同时由于Cu2+还原为Cu的速率较快，且表面又有气泡产生、析出的Cu未能在镁片表面上形成晶体，故聚集成为黑色细小颗粒状固体，并有部分脱落下来悬浊在液体中。该实验过程中的化学反应可表示为：

由以上两例说明了一个问题，化学反应既存在着一般性规津，但又不能绝对化。如在例一中，三种阳离子(Fe3+、Fe2+、H+)的氧化性数Fe3+最强，但在还原性较强的镁的存在下，H+的氧化性可充分地表现出来，并影响着反应进程的改变，致使溶液变成褐色的悬浊液。在例二中，按照一般置换反应的规律，Cu2+优先与Mg发生置换反应，但事实上镁片一插入CuSO4溶液中，立即便有氢气生成逸出，此反应也部分改变了反应进程的方向，致使溶液变成蓝色的悬浊液。面对事实上化学反应的复杂性，我们在教学过程中不能采取回避的态度，而应引导学生通过做探究性实验，让学生了解事物变化的真相，并从中找出变化的内在原因，从而形成认识问题的科学方法。

参考文献：

[1]刘江田.化学问题的真实性与命题策略..[J].化学教学.2007.1.（1）60-62.

[2]北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室编《无机化学》.[M].北京：高等教育出版社，2004：710-712.

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