FeCl3溶液与Na2S溶液相互反应的产物研究
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摘 要： FeCl溶液与NaS溶液反应的产物与滴加顺序有关，都能发生氧化还原反应和双水解反应，主要产物是什么取决于量的多少，在不同情况下二者反应的主要产物不同。
我们在旧人教版第三册学习离子反应的本质时，遇到了FeCl溶液与NaS溶液的反应，由于已经学习了氧化还原反应和双水解反应，学生对于产物是什么有着不同的意见：有人认为Fe具有相当强的氧化性，可以氧化I、S等还原性较强的离子，因此会发生氧化还原反应，发生的反应的离子方程式为： 2Fe＋S=2Fe+S ，产物是FeS和S；而有人认为FeCl水解呈酸性，NaS水解呈碱性，又由于Fe（OH）的溶解度很小、HS是气体，因此要发生双水解反应，也可以写出它们相互反应的离子方程式是： Fe＋3S+6HO=2Fe（OH）＋3HS ，产物是Fe（OH）和HS。
那么三氧化铁与硫化钠在溶液中究竟是怎样反应的呢？同学们争执不下，最终决定通过实验来验证。于是设计了以下实验方案：
一、问题
FeCl溶液与NaS溶液反应的产物研究
二、实验用品
0.5mol/LNaS、0.5mol/LFeCl，胶头滴管、试管
三、实验过程
实验Ⅰ：将0.5mol/L的NaS溶液逐滴加入到0.5mol/L的FeCl的溶液中，即NaS溶液少量，FeCl溶液过量。
现象：局部产生黑色沉淀，振荡，黑色沉淀立即消失，静止后，溶液呈浅黄色且有大量的红褐色絮状沉淀生成，同时闻到较强烈的臭鸡蛋气味。
实验Ⅱ：将0.5mol/L的FeCl溶液逐滴加入到0.5mol/L的NaS溶液中，即FeCl溶液少量，NaS溶液过量。
现象：产生黑色沉淀，但振荡后，黑色沉淀不消失，同时闻到轻微的臭鸡蛋气味。
通过实验，学生发现由于滴加顺序不一样，现象也有些不同，说明产物也有可能不同。为什么会出现这样的情况呢？学生们决定分头去查资料，再根据所查的资料结合实验现象进行分析。
四、分析过程
滴定前，FeCl与NaS都属于可水解的盐，在溶液中存在以下水解平衡：
NaS＋HO?葑NaHS＋NaOH；NaHS＋HO?葑HS＋NaOH
FeCl＋3HO?葑Fe（OH）＋3HCl
NaS水解使得溶液显碱性，FeCl水解使得溶液显酸性；Fe离子沉淀的pH为：开始沉淀为2.7，沉淀完全为3.7，也就是说Fe离子在酸性条件下可以生成Fe（OH）红褐色沉淀；FeS是一种不溶于水，易溶于酸的黑色沉淀物；HS是一种有臭鸡蛋气味的有毒气体。
实验Ⅰ：将0.5mol/LNaS溶液逐滴加入到0.5mol/LFeCl溶液中，即NaS溶液少量，FeCl溶液过量时，局部发生了氧化还原反应：3NaS＋2FeCl=2FeS+S＋6NaCl，故产生了黑色沉淀FeS（浅黄色S沉淀被黑色FeS遮盖），振荡后，由于FeCl溶液过量使得溶液显酸性，FeS与FeCl水解产生的盐酸发生了复分解反应：FeS＋2HCl=FeCl＋HS，黑色沉淀FeS消失，S的浅黄色显示出来；同时，溶液中还存在一个主要反应―双水解反应：3NaS+2FeCl+6HO=2Fe（OH）+6NaCl+3HS。所以静止后，溶液中还有大量的红褐色絮状沉淀，同时闻到较强烈的臭鸡蛋气味。
实验Ⅱ：将0.5mol/LFeCl溶液逐滴加入到0.5mol/LNaS中，即FeCl溶液少量，NaS溶液过量，也就是反滴。
反滴时，发生的反应也有氧化还原反应和双水解反应：
3NaS＋2FeCl=2FeS+S＋6NaCl①
3NaS＋2FeCl+6HO=2Fe（OH）+6NaCl+3HS ②
反应①为氧化还原反应，该反应的速率快，是主要反应，故也有黑色沉淀生成，振荡后，由于NaS溶液过量使得溶液显碱性，故FeS不溶解，同时溶液中又发生了反应②，故闻到了臭鸡蛋气味，该气味是轻微的，说明生成的HS很少，反应②为次要反应，由于生成的Fe（OH）量少且被FeS的黑色遮盖，故仍然看到黑色沉淀。
五、实验结论
实验证明，FeCl溶液与NaS溶液之间的反应很复杂，随三氯化铁与硫化钠相对量的多少、混合后溶液pH的大小、浓度的浓稀不同而不同。但有一点可以肯定，即既存在着双水解反应，又存在着氧化还原反应。
FeCl溶液与NaS溶液的反应，不管是把NaS溶液逐滴加入到FeCl的溶液中，还是把FeCl溶液逐滴加入到NaS中，都会发生这两个反应：
3NaS＋2FeCl=2FeS+S＋6NaCl ①
3NaS＋2FeCl+6HO=2Fe（OH）+6NaCl+3HS②
但主要产物取决于滴加的顺序，若是把NaS溶液逐滴加入到FeCl的溶液中，当NaS少量，主要发生反应②，即主要发生双水解反应，主要产物是Fe（OH）、NaCl和HS，若是把FeCl溶液逐滴加入到NaS中，当FeCl少量时，主要发生反应①，即主要发生氧化还原反应，主要产物是FeS、S和NaCl。
此实验结论也给了我们一些启示：有些化学反应的发生与反应物的滴加顺序有关，即与反应物的用量有关如碳酸钠溶液与盐酸的反应，若把碳酸钠溶液逐滴加到盐酸中，一开始就有气泡产生；若将盐酸逐滴加入到碳酸钠溶液中开始没有明显现象，后产生气泡。原因是：把碳酸钠溶液逐滴加到盐酸中，一开始盐酸量大，碳酸钠完全反应，生成二氧化碳气体放出，所以一开始就有气泡产生，离子方程式为：CO+2H=CO+HO；而把盐酸逐滴加入到碳酸钠溶液，则开始时碳酸钠足量而盐酸少量，所以开始反应时生成碳酸氢钠和氯化钠，没有气体产生，随着反应的进行，碳酸钠都变成碳酸氢钠后，继续加入的盐酸再和碳酸氢钠反应，生成二氧化碳气体，所以这个过程的开始没有明显现象，后产生气泡，离子方程式为：CO+ H=HCO，HCO+H=HO+CO。我们在今后的化学学习中一定要注意此类情况，看清题意，认真分析，才能得出正确的解答。
参考文献：
［1］大学《无机化学实验》教材.高等教育出版社，1991.4，（第2版）.
［2］优秀教案.志鸿优化设计丛书.南方出版社，2005.5，（第4版）.
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