用HNO3作氧化劑通過KSCN鑒別Fe2+存在的研究

喬金鎖+劉延華+劉曉榮

摘要：在溶液中，用HNO3氧化Fe2+為Fe3+通過KSCN鑒別Fe2+的存在，在不少化學教師中存在爭議。采用微型實驗，以影響該實驗的HNO3自身所含鐵量、HNO3溶液的濃度及用量、KSCN溶液及Fe2+濃度等為可變因素，對該實驗進行了探究，旨在找到用HNO3作氧化劑鑒別Fe2+存在的適宜條件。結果顯示，若滴入HNO3溶液的濃度適合且是少量的，則HNO3可先跟還原性較強的Fe2+反應，將Fe2+氧化為Fe3+，即可通過KSCN鑒別Fe2+的存在；若HNO3溶液濃度用量過大，就會繼續氧化SCN-而使鑒別實驗失效。

關鍵詞：Fe2+氧化為Fe3+；HNO3氧化性；KSCN溶液；HNO3濃度和用量；實驗探究

文章編號：1005–6629（2017）2–0072–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 問題的提出

《化學教育》2011年第2期周改英[1]在其論文中強調，使用HNO3氧化Fe2+為Fe3+，通過與KSCN反應生成紅色配合物鑒別Fe2+的存在不可行。原因是稀HNO3有強氧化性會破壞SCN-，該實驗的最佳氧化劑有待進一步探討。《分析化學》[2]第56頁，在鑒別Fe3+的條件中指出“酸化不能用硝酸，因為硝酸有強氧化性會將配體SCN-氧化。然而，周小凡[3]、劉永梅[4]等許多化學教師，在引導學生檢驗二價鐵的還原性，或將Fe2+轉化為Fe3+通過KSCN鑒別Fe2+的存在時，大多采用HNO3作為氧化劑。對于HNO3能不能作為以上實驗的氧化劑，目前，在不少化學教師中存在爭議。本文就“用HNO3氧化Fe2+為Fe3+通過與KSCN生成紅色配合物鑒別Fe2+的存在”是否可行，進行了實驗探究，試圖找到用HNO3作氧化劑鑒別Fe2+存在的適宜條件，以達成對該實驗的共識。

2 實驗部分

2.1 實驗用品

儀器與材料：六穴白色點滴板若干、玻璃棒、量筒、分析天平、小燒杯若干、試管若干、滴管若干、濾紙、試管架

試劑：16.0 mol·L-1 HNO3（優級純）、KSCN（分析純）、FeCl2（分析純）、蒸餾水

2.2 實驗原理

HNO3具有氧化性，可以把Fe2+氧化為Fe3+，再利用Fe3+與KSCN溶液反應生成血紅色配合物來鑒別Fe2+的存在。

H++Fe2++HNO3→Fe3++NO2↑+H2O

Fe3++nKSCN→Fe（SCN）n3-n（血紅色）+nK+

2.3 實驗內容與步驟

2.3.1 實驗所需溶液的配制

（1）分別配制濃度為1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、16.0 mol·L-1 HNO3溶液。

（2）分別配制濃度為0.0025、0.005、0.01、0.02、0.025、0.05、0.1 g·100mL-1 FeCl2溶液。

（3）分別配制濃度為0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0% KSCN溶液。

2.3.2 Fe2+用HNO3作氧化劑時的空白試驗

在兩個潔凈的白色點滴板穴內，分別加入濃度為1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、16.0 mol·L-1 HNO3溶液1滴，再分別滴入飽和KSCN溶液1滴，實驗現象見表1。

結論：HNO3中含有微量Fe2+，用HNO3作Fe2+的氧化劑時，HNO3溶液濃度不能超過2 mol·L-1。

2.3.3 不同濃度硝酸氧化Fe2+后與飽和硫氰酸鉀溶液反應

在兩個潔凈的白色點滴板穴內，分別加入濃度為0.1 g·100mL-1 FeCl2溶液，再分別加入濃度為1.0、1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、16.0 mol·L-1 HNO3溶液1滴和飽和KSCN溶液1滴，實驗現象見表2。

結論：隨著HNO3溶液濃度的增大，紅色加深；當分別繼續滴入4.0、5.0、6.0、8.0、16.0 mol·L-1HNO3溶液17、14、13、12、6d后，紅色褪去且伴有刺激性氣體放出，溶液變為淺黃色。該實驗所需HNO3溶液濃度不能太大、所加量不能過量。

2.3.4 不同濃度Fe2+經HNO3氧化后與飽和KSCN溶液反應

在兩個潔凈的白色點滴板穴內，分別加入濃度為0.0025、0.005、0.01、0.02、0.025、0.05、0.1 g·100mL-1 FeCl2溶液1滴，再分別滴加6.0 mol·L-1 HNO3溶液和飽和KSCN溶液各1滴，實驗現象見表3。

結論：隨著FeCl2濃度的增大，紅色加深。該實驗所需FeCl2濃度不能低于0.005 mol·L-1。

2.3.5 不同濃度KSCN與0.005 g·100mL-1 FeCl2溶液反應

在潔凈的白色點滴板穴內，分別加入濃度為0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0% KSCN溶液1滴，再分別滴加0.005 g·100mL-1 FeCl2溶液和6.0 mol·L-1 HNO3溶液各1滴，實驗現象見表4。

結論：隨著KSCN溶液濃度的增大，紅色逐漸加深。該實驗所需KSCN溶液的濃度不能低于2.0%。

3 結論和討論

實驗證明，使用HNO3氧化Fe2+為Fe3+，通過與KSCN生成紅色配合物鑒別Fe2+的存在，在一定條件下是可行的。即FeCl2濃度不能低于0.005 mol·L-1；KSCN溶液濃度不能低于2.0%；HNO3的用量應根據具體濃度而定。HNO3溶液濃度分別為4.0、5.0、6.0、8.0、16.0 mol·L-1時，用量分別不能超過18、15、14、13、7d（或約0.72、0.60、0.56、0.52、 0.28mL）。在Fe2+轉化為Fe3+的實驗中，SCN-的還原性弱于Fe2+。若滴入的HNO3溶液的濃度適合且是少量的，則HNO3溶液先與還原性較強的Fe2+反應，將Fe2+氧化為Fe3+，即可通過KSCN鑒別Fe2+的存在；若HNO3溶液濃度或用量過大，就會繼續氧化SCN-而使血紅色褪去并伴有氣體放出，溶液變為淺黃色，從而使鑒別實驗失效。氯水、雙氧水作Fe2+的氧化劑時，它們的濃度也應是適合且所加量也應是少量的，否則，出現的紅色也會褪去。所以，我們在做該實驗時，一定要注意控制HNO3溶液（或氯水、雙氧水）的濃度和用量。常見的控制試劑用量有：少量（或逐滴加入）、適量、足量、過量。少量是指節約試劑、環境保護和明顯顯示實驗現象的用量；適量是指反應物按物質的量比恰好完全反應的用量；過量是指反應完全后所加試劑有剩余；足量是指所加試劑能完全反應或稍有剩余。若通過顏色變化或褪色來判斷反應發生，或證明某物質存在時，所加試劑應為少量，或逐滴加入。如在檢驗Fe2+時，加入氧化劑應少量，或逐滴加入，不能過量。其主要原因是過量的氧化劑可能同時把少量的KSCN氧化，導致Fe2+檢測失效。

參考文獻：

[1]周改英.基于鐵離子檢驗的教學問題探討[J].化學教育，2011，32（2）：69～72.

[2]華中師范大學，東北師范大學，陜西師范大學.分析化學（第2版）[M].北京：高等教育出版社，1995：56，591，434～436.

[3]夏時君，周小凡.近年廣東高考化學實驗探究題方案設計的命制策略淺析[J].化學教育，2011，32（10）：45～48.

[4]劉永梅.“探究鐵及其化合物的氧化性和還原性”課堂實錄[J].文理導航（中旬），2015，（7）：56.