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化学界的“变色龙” 三氯化铁

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    曾经,见到一位魔术师,用六个高脚杯整齐的摆成一排,给观众变了一个魔术:他向每个杯子倒无色液体:然后,他用茶壶向每个杯子里继续滴加一种液体,结果每个杯子都呈现了不同且很漂亮的颜色,如下图所示。

    

   

    看了之后我百思不得其解,就悄悄溜到后台向魔术师请教,魔术师只是友好的冲我微笑,更加友好的说:这只是化学反应。我愕然,好个化学反应!回来后,我也找了一堆化学反应:氯化铁溶液与不同物质反应,生成物的颜色不同。

    ①FeCl3+KSCN == [Fe(SCN)]Cl2+KCl (红色)

    ②FeCl3+3AgNO3 == 3AgCl↓+Fe(NO3)3 (乳白色)

    ③FeCl3+6C6H5OH → H3[Fe(C6H5O)6] +3HCl (紫色)

    ④2FeCl3+Fe →3FeCl2(绿色)

    ⑤2FeCl3+Cu == 2FeCl2+CuCl2 (蓝绿色)

    ⑥2FeCl3+2KI == FeCl2+ 2KCl + I2(蓝色)

    ⑦FeCl3+3NaOH == Fe(OH)3↓+3NaCl (红棕色)

    ⑧FeCl3+3CH3COONa → Fe(CH3COO)3+3NaCl (褐色)

    ⑨2FeCl3+Na2S == 2FeCl2+2NaCl+S↓ (乳黄色)

    ⑩4FeCl3+3K4[Fe(CN)6] == Fe4[Fe(CN)6]3↓+12KCl (蓝色)

    我把这堆反应告诉了我曾经的学生,他们在汇报表演中整出了如下镜头:一个红酒瓶不但倒出红酒,还倒出牛奶。

    

    其实氯化铁变色的反应原理,非常简单,只要从研究物质性质的三个角度入手,就可以找到不同的答案,这三个角度就是物质的类别通性、元素的价态变化和物质的特征颜色、状态。

    三氯化铁作为一种盐,具有盐类的物质的通性,可以和碱、盐等发生复分解反应。例如三氯化铁和硝酸银生成氯化银白色沉淀,三氯化铁和氢氧化钠生成氢氧化铁红褐色沉淀。

    三价铁作为铁的最高价态,具有较强的氧化性,可以与一些还原剂发生反应。例如与单质铁、铜可以使黄色的三氯化铁溶液转变为浅绿色的二价铁。人们在服用补铁剂时,都要伴随Vc服用,也是利用Vc的还原性,将三价铁还原为二价铁。还原剂还可以用负一价碘离子,当然前提得加入淀粉或者四氯化碳,生成的碘单质遇淀粉变蓝,如果遇到的是四氯化碳,则发生萃取,紫色很漂亮。

    具有羟基与sp2杂化碳原子相连的结构(—C=C—OH)结构的化合物能与FeCl3的水溶液显示特殊的颜色:苯酚、均苯三酚显紫色;邻苯二酚、对苯二酚显绿色;甲苯酚显蓝色,也有些酚不显色。三氯化铁中滴入硫氰化钾(KSCN),溶液会由黄色(Fe3+)变为血红色的[Fe(SCN)3]。三氯化铁如果遇到亚铁氰化钾([K4[Fe(CN)6] ),则会呈现蓝色。

    除此之外,三氯化铁主要用于金属蚀刻和污水净化处理。其中蚀刻包括铜,不锈钢,铝等材料的蚀刻,净水效果好、价格便宜,但容易带来水色泛黄。

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