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1 # 指月科普集
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2 # 慶140011251
具體要調到多少我不清楚,但是酸性是肯定的。因為亞鐵離子水解後的產物氫氧化亞鐵是絮狀沉澱,容易被氧氣氧化成三價的氫氧化鐵,而溶液中的二價鐵離子是不容易被氧氣氧化的,所以要抑制鐵離子的水解以保持溶液的穩定性
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3 # 孫亞飛
本科物理化學實驗的自選實驗,正好做的就是Fe2+/Fe3+的迴圈伏安圖,雖然現在找不到實驗報告了,不過還是可以大概說說這裡的幾個關鍵點。
首先回答問題說明裡的,“鐵離子水解不是成酸性嗎,不會抑制水解嗎?”
沒錯,請看水解方程式——
[Fe3+] + [H2O] = [Fe(OH) 2+] + [H+]
[Fe(OH) 2+] + [H2O] = [Fe(OH)2 +] + [H+]
[Fe(OH)2 +] + [H2O] = [Fe(OH)3] + [H+]
看出什麼問題沒有?
這說明,鐵離子水解產生酸性的同時,也意味著三價鐵離子在減少,變為鹼式離子了。這是一個分步反應,水解會一直進行到氫離子濃度足夠高,高到可以讓上面反應都平衡的時候,才會停止。如果直接在中性的水裡放入氯化鐵,那麼有一部分鐵離子會一直變成絮狀的氫氧化鐵,溶液中的酸性才足以抑制剩餘鐵離子的水解。
所以,如果要從一開始就不讓鐵離子水解,就要提前加入酸。
那麼,題幹中的氯化亞鐵又是個什麼情況呢?
借用另一位答主發的這個圖——
可以看到,氫氧化亞鐵的溶度積比氫氧化鐵高出了22個數量級,這意味著什麼呢?
說明氫氧化鐵比氫氧化亞鐵要難溶很多。
在溶液狀態時,二價鐵被氧化成三價鐵,並不那麼容易,但如果成了沉澱,那麼這個過程就不同了,因為氫氧化鐵的難溶性,讓反應平衡大幅度往被氧化的方向移動。
實際上,在實驗室裡可以非常容易地觀察到這個現象。如果亞鐵離子保持溶液狀態,雖然確有氧化的問題,但很長時間,溶液都仍然是淺綠色的。然而一旦亞鐵離子被沉澱為氫氧化亞鐵了,青白色的沉澱就會很快變成紅褐色的沉澱。
所以,在配製氯化亞鐵的溶液時,一定要避免讓亞鐵離子發生水解和氧化,還要避免讓它氧化得到的鐵離子也發生水解,因為一旦鐵離子水解了,亞鐵離子被氧化的平衡也會被打破,繼續往鐵離子方向反應。
這個過程非常複雜,確定pH=3.7這個點,我們可以用平衡常數去倒推,但其實真實的過程是相反的。平衡常數、溶度積都是透過實驗得到的,包括最一開始提到的迴圈伏安曲線圖,其實就是為了找這個平衡點,最終確定在了pH為3.7的位置。
最後簡單總結,之所以要在酸性下配製,是為了不讓亞鐵離子氧化和水解。
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調節PH值就是為了避免鹽的水解。
從上表可以看出,一般氫氧化鎂和氫氧化亞鐵的溶解度常數較高,在一般中性情況下,水解很少,所以就可以穩定儲存。
但是亞鐵非常容易容易被氧化成三價鐵離子,三價鐵離子很容易水解生成更加穩定的氫氧化鐵沉澱。(溶解度常數越小說明沉澱更加穩定)
調節PH=3.7可以讓體系保持酸性條件,抑制氫氧化鐵的生成。