化学自习室移动版

一、问题的提出

在中学化学教学中，普遍认为加热蒸干可水解金属氯化物溶液可得到对应的氢氧化物或氧化物。以FeCl₃水溶液为例，Fe(OH)₃ 的K(2.79×10^-39) 非常小，Fe^3＋水解趋势较大：FeCl₃＋3H₂O Fe(OH)₃＋3HCl，在加热条件下HCl挥发会极大地促进Fe^3＋水解，使Fe^3＋完全转化为Fe(OH)₃。酒精灯加热温度可以达到400～600℃，高于500℃时Fe(OH)₃完全脱水生成Fe₂O₃。以此分析，FeCl₃溶液加热蒸干理应得到Fe(OH)₃或Fe₂O₃ 或二者混合物。

查阅文献资料，学者对相关问题的研究比较有限。陆燕海等1认为加热FeCl₃ 溶液在平衡正向移动时并未发生HCl的挥发，蒸干FeCl₃溶液得到Fe(OH)₃或FeOOH固体是有条件的。赵锋等2用小火缓慢蒸干NH₄CI溶液，得到NH₄CI固体，回收率高达93.3%。他们均认为在加热蒸干过程中HCl的挥发对水解的影响并没有想象得那么显著。

我们分别加热蒸干FeCl₃、CuCl₂、AlCl₃、MgCl₂ 水溶液，探讨蒸干产物的组成。实验涉及的相关物质性质简介如表1所示。

二、实验现象及分析

1.气体产物分析

用图1所示装置分别加热2mL，浓度均为1mol·L^－¹ 的FeCl₃(pH≈2)、AlCl₃(pH≈3)、MgCl₂、CuCl₂水溶液至蒸干。四组实验中，试管b中的现象基本相同：前期(a试管中已沸腾)用pH试纸检验b试管中的溶液，试纸无明显变化；持续加热一段时间后，b 试管中的溶液可使pH试纸变红，可见在加热初期并无大量HCl挥发，加热后期有HCl挥发。

加热FeCl₃ 溶液时，若在b试管中滴加少量淀粉－KI 溶液，后期可观察到溶液变蓝，推测有少量Cl₂生成。

图1加热装置

2.固体产物分析

因用试管加热蒸干盐溶液所得固体不易观察和收集，故改用蒸发皿再次进行实验。

分别取10mL 浓度均为1 mol·L^－1 的 FeCl₃、 AlCl₃、MgCl₂、CuCl₂水溶液于蒸发皿中，用酒精灯加热蒸干至固体质量不再改变，待固体冷却至室温后进行实验。蒸干产物如图2所示。

(1)加热蒸干FeCl₃水溶液。

实验及现象：加热过程中，溶液的红色越来越深。蒸干后，剩余固体呈黑色(少量红色或红褐色)，后续实验及现象如图3所示。

图3FeCl₃水溶液加热蒸干产物的检验

分析：根据实验结果推断，蒸干所得固体为FeCl₃与Fe₂O₃的混合物[可能有少量Fe(OH)₃]。 产物中 残留的FeCl₃ 表明在加热蒸干实验中Fe^3＋的水解并不完全。固体中加入过量盐酸无气泡，但可检测到Fe²＋，由此推测固体中含有Fe₃O₄。

(2)加热蒸干AlCl₃水溶液。

实验及现象：加热过程中无明显现象，加热至大量固体析出时出现淡红色固体，之后慢慢变白，最终得到白色固体(可能有极少量淡红色)，后续实验及现象如图4所示。

分析：根据实验结果推知，AlCl₃加热蒸干所得固体以Al₂O₃ 为主，几乎没有AlCl₃剩余(酒精灯加热的温度远高于AlCl₃ 升华温度180℃)。实验所得Al₂O₃ 外观颗粒较小，具有一定的稳定性，稀盐酸、稀硝酸难以将其溶解。

另外，剩余固体中可能出现少量淡红色，这应是试剂中少量杂质(如Fe^3＋) 所致，正如人造红宝石就是在Al₂O₃ 中加入少量杂质而制得。

(3)加热蒸干MgCl₂水溶液。

实验及现象：加热过程中无明显现象，加热蒸干得到白色固体，所得固体可大部分溶于水、可全部溶于稀硝酸，上层清液中滴加AgNO₃ 有大量白色沉淀产生。

分析：根据现象可知，所得固体是大量MgCl₂、少量MgO混合物，可能含有少量Mg(OH)₂或Mg(OH)Cl， 实验结果同样显示该实验中Mg²＋不能完全水解。

(4)加热蒸干CuCl₂ 水溶液。

实验及现象：加热过程中溶液逐渐变为绿色，且绿色逐渐加深，蒸干后析出黄棕色固体。该固体大部分可溶于水、可全部溶于稀硝酸，所得溶液呈蓝色，上层清液中滴加AgNO₃有大量白色沉淀产生。

分析：根据现象可知，所得固体主要是CuCl₂， 还有少量的CuO，加热蒸干过程中Cu²＋并没有完全水解。将黄棕色固体放置于空气中约两天，颜色逐渐变

为绿色，这是CuCl₂ 水合的结果，也印证了固体中主要成分为CuCl₂。

三、结论

综合以上实验可知，加热蒸干FeCl₃ 水溶液会有氯化物剩余，并有Fe₂O₃ 及少量Fe₃O₄生成，在蒸干灼烧过程中发生氧化还原反应。加热蒸干AlCl₃水溶液所得固体主要为Al₂O₃， 一般无氯化物剩余。加热蒸干CuCl₂、MgCl₂ 水溶液均有大量氯化物剩余，同时伴有少量氧化物生成。

传统观点认为，可水解金属氯化物溶液经加热蒸干后，通常得到其对应的氢氧化物或氧化物。然而，实验表明实际情况并非总是如此。在蒸干过程中，HCl的挥发对水解平衡的影响程度有限，通常不足以驱动水解反应进行完全。最终产物的组成是多种因素共同作用的结果，主要包括相应氢氧化物的热稳定性、氯化物的沸点以及体系所处的具体热力学与动力学条件。

化学学科的本质决定了其认知过程可能伴随不确定性。对于存在不确定性的问题，应倡导基于实证的严谨态度：鼓励学生深入思考、积极查阅可靠文献并通过实验进行验证，力求构建符合科学原理的合理解释，以确保知识传授的准确与科学。