鐵絲再次插入鹽酸中怎么沒氣泡

一次高一化學(xué)分組實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們紛紛發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：剛剛本組第一位同學(xué)做的鐵絲與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)非常成功，而輪到另一位同學(xué)做的時(shí)候，居然觀察不到明顯的氣泡!

這到底是怎么回事?我們覺得這個(gè)問題十分奇特有趣，于是立即著手分析探究。

是反應(yīng)試劑的問題還是反應(yīng)溫度不合適呢?

先看看鹽酸和鐵絲吧。洗凈鐵絲晾干再換鹽酸或濃度稍大的稀硫酸與之作用，還是沒氣泡。但是，把鐵絲的另一端插入鹽酸中卻迅速產(chǎn)生大量氣泡，問題似乎出在鐵絲上。

鐵絲的問題有兩個(gè)：第一，鐵絲表面遇到空氣形成難溶于鹽酸的致密的氧化膜；第二，鐵絲在溶液中形成難溶的絡(luò)合物，阻止內(nèi)部金屬反應(yīng)。

為了解決上述問題，我們首先把鐵絲插入CuS04溶液中，結(jié)果表面析出紅色固體，說明第一位同學(xué)做過實(shí)驗(yàn)后鐵絲表面并未形成致密的氧化膜，并且我們接著用砂布打亮鐵絲表面除盡銅單質(zhì)，然后插入鹽酸中還是沒什么現(xiàn)象。

接下來，我們查閱中外文獻(xiàn)得知：鐵常溫下在空氣中只能形成FeO薄膜，高溫下才與水蒸汽生成Fe₃O₄，而FeO薄膜極易溶解于鹽酸。Fe^{2+只有在高濃度的鹽酸中才能形成絡(luò)合離子[FeCl₆4-，并且該離子易溶于水。因此上述兩種可能被排除。}

反應(yīng)溫度略低似乎不可能，因?yàn)楸窘M第一位同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)沒加熱效果也很好，說明該反應(yīng)在常溫下可以自發(fā)進(jìn)行；況且教材上不需要加熱條件，這里加熱是否多此一舉呢?

為了繼續(xù)弄清問題的究竟，我們把裝有鹽酸和鐵絲的試管用木夾夾穩(wěn)放在酒精燈上加熱，驚喜地發(fā)現(xiàn)鐵絲上馬上產(chǎn)生大量氣泡。

由此我們得知：與鹽酸反應(yīng)過的鐵絲活性明顯比沒有反應(yīng)過的低，唯一的原因是與常溫下該反應(yīng)的活化原子百分含量有關(guān)。

常溫下，鐵絲一端與鹽酸作用，活化的鐵原子一邊消耗一邊釋放能量，使其他鐵原子活化，活化原子百分含量不降反升，反應(yīng)不必加熱也能快速進(jìn)行下去；而一旦取出鐵絲用冷水洗盡后，反應(yīng)過的鐵絲端活化鐵原子的含量明顯降低，所以化學(xué)反應(yīng)速度非常緩慢，幾乎觀察不到氣泡。

只要用鐵絲另一端或者更換沒有反應(yīng)過的鐵絲與鹽酸作用，產(chǎn)生氣泡就很明顯，這也恰好印證了我們的探究結(jié)論。

(指導(dǎo)老師：段家鐵熊紹良)