莫把正常当异常 其实异常也正常——SO2使FeCl3溶液变红的异常现象再探究

甘肃省兰州市教育科学研究所(730046) 吴正帅

甘肃省兰州市西固区福利东路第三小学(730060) 郭红霞

1 不可忽视的异常现象

在FeCl3溶液中通入SO2气体，我们本能的以为SO2具有还原性，Fe3+具有氧化性，Fe3+被还原成Fe2+，溶液颜色理应由棕黄色变为浅绿色。但是出人意料的是，把SO2气体通入(或把SO2的水溶液滴入)FeCl3溶液，溶液却异常地变成了血红色，这是为什么呢?带着这样的问题，笔者进行了实验探究和理性思考，以期获得更多具有探究价值的信息。

2 实验探究

[实验1]把几个SO2气泡通入棕黄色的FeCl3溶液中，溶液立即呈现红棕色。如果把这种溶液分成两份:第一份继续通SO2气体，溶液颜色很快变浅；第二份静置，作对比观察，发现溶液颜色最后也会变浅。

[实验2]在FeCl3溶液中，滴入少量Na2SO3溶液，溶液颜色会加深变成红色，跟通入SO2有相同的效果，只是红的色泽会更深。

[实验3]将实验2所得的红色溶液分成两份，一份加酸酸化，溶液呈现颜色会立即变浅；另一份静置观察，溶液的红色相对比较稳定。

3 理性探究

实验2给我们提供了这样的信息:在棕黄色的FeCl3溶液中滴入Na2SO3溶液，溶液颜色变红的事实，不可能是Fe3+氧化了SO32-，同样，在FeCl3溶液中通入几个SO2气泡得到的红色物质，也不可能是Fe3+直接氧化SO2的结果。

如果说这种红色物质是Fe3+水解生成的红褐色的Fe(OH)3胶体，这显然是不可能的。因为在FeCl3溶液中通入SO2气体，溶液酸度在增加(H2SO3是中等强度的二元酸)，只能抑制FeCl3的水解，不可能促进FeCl3的水解。如果说Fe3+和SO32-发生了双水解反应，这应当是生成了Fe(OH)3和SO2。而SO2在水溶液中的溶解度相当大(1∶40)，不可能逸出SO2气体，更不可能在FeCl3和Na2SO3的混合溶液里，会有大量酸性并不算弱的H2SO3和Fe(OH)3共同存在，所以生成的红色物质也不可能是Fe(OH)3胶体。

我们认为FeCl3与Na2SO3，当这两种盐溶液混合的开始，最有可能的是两者直接发生了简单的复分解反应，生成了Fe2(SO3)3，化学方程式为：2FeCl3+3Na2SO3=Fe2(SO3)3+6NaCl。于是我们有理由推论，认为这红色物质正是Fe2(SO3)3。鉴于Fe3+具有氧化性，而SO32-具有还原性，当我们向FeCl3溶液和Na2SO3溶液混合后的红色溶液里加入稀硫酸酸化时，随着溶液酸度的提高，Fe3+氧化性的提高，Fe3+氧化SO32-的反应速率加快，Fe3+迅速将SO32-氧化为SO42-，自身还原为浅绿色的Fe2+，溶液颜色很快变浅；而没有加酸酸化的FeCl3和Na2SO3混合溶液的红色才相对较为稳定，如实验3，化学方程式为：2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+。

同样，当将SO2气体极其缓慢地通入FeCl3溶液的开始生成的红色物质，我们有理由认为它也正是Fe2(SO3)3本身。当SO2开始通入FeCl3溶液时，SO2的量少，与水反应生成H2SO3的量也不多，酸度不高，但是它毕竟向溶液中提供了SO32-，SO32-与Fe3+结合生成红色不稳定的Fe2(SO3)3，也同FeCl3和Na2SO3的反应一样，随着SO2的增加和氧化还原反应的发生，溶液酸度会明显提高，Fe3+的氧化性增强了，Fe3+氧化SO32-的速率加快，溶液颜色最终变成了浅绿色。Fe3+氧化SO32-反应的最终化学方程式为：2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+；Fe3+氧化SO2反应的最终化学方程式为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。

有一点值得一说，红色的Fe2(SO3)3很可能是以配合物的形式存在。正像以sp轨道杂化的Ag+可以与SO32-形成[Ag(SO3)]-的配合物一样，以d2sp3杂化的Fe3+与SO32-形成红色的配合物也是极有可能的。随着氧化还原反应的发生，反应溶液的酸性增强，红色配合物的稳定性被破坏。这也正是在FeCl3溶液里通入SO2形成的红色物质的色泽，远不及在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液所得到的红色色泽要浅的原因(FeCl3溶液里通入SO2，溶液酸性远比在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液的酸性要强)。随着溶液酸性的增加，Fe3+与SO32-形成的红色配合物不稳定，Fe3+最终将SO2(或SO32-)氧化成SO42-，而自身被还原为Fe2+离子，使溶液颜色变浅(浅绿色)。

4 一点想法

当然，由于我们没有查找到Fe2(SO3)3的物理化学常数，但我们也不能因此而否认Fe2(SO3)3，在反应过程中存在的可能性。正像Ca(HCO3)2、H2CO3、H2SO3一样，我们至今从未在实验室中分离出这些物质的个体，但我们相信它们确实存在。因为逻辑跟事实总是和谐一致地把它们联系在一起的。笔者最后想说，在化学实验教学的许多问题上，我们教师应该本能地作出应有的条件反射。我们不是缺少观察力，要么是无心去观察或实践，要么是观察到了无力把现象说清楚，而化学实验教学的魅力，或许就在一些不经意间发现，并认识到许多化学异常现象。化学异常现象常常把教师、实验者推到化学课堂的风口浪尖上，我们又很难找到一个可以自己原谅自己的托词。实际上，在许多时候和许多问题上，我们感觉到了的东西，不一定能很好地理解它。正像在FeCl3溶液中通入SO2，在通入SO2气体或滴入SO2的水溶液的当初，溶液却变成了红色这个实验事实，只有当我们进行了深入的探究之后，理解了它，我们才能深切地感觉到：莫把正常当异常，其实异常也正常。