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浅绿色的硫酸亚铁溶液放久了,会转变为黄棕色和出现浑浊现象。有人解释为Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+,反应式为:
4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O (1)
从反应式可以看出,增加H+的浓度,平衡会向右移动,即在酸性溶液中有利于Fe2+转化为Fe3+。但事实却相反,Fe2+在碱性溶液中能迅速地转化为Fe3+,而在酸性溶液中这个氧化过程几乎是被抑制的。这是什么道理呢?
如果只考虑氧化的因素,问题就难以解释,将氧化与水解同时进行考虑,就能解决上述矛盾。
Fe3+的第一步水解反应是:
4Fe3++4H2O4[FeOH]2++4H+ (2)
在中性或碱性溶液中,水解还能继续进行:
4[FeOH]2++4H2O4[Fe(OH)2]++4H+ (3)
将(1)、(2)、(3)式相加,即得下式:
4Fe2++O2+8H2O4[Fe(OH)2]++4H+ (4)
(4)式是Fe2+被氧化为Fe3+,同时Fe3+又水解到第二步时的反应总式。如果考虑到水解还可能进行到第三步的话,那末氧化和水解同时发生的反应式就是:
4Fe2++O2+10H2O4Fe(OH)3↓+8H+(5)
可以清楚地看出:(4)式和(5)式都表明了在碱性溶液中平衡是向右移动的,即有利于Fe2+被氧化为Fe3+。这就解释了Fe2+在碱性溶液中迅速氧化为Fe3+的原因。
从不同介质中的电极电位值也可以知道,在酸性介质中特别是有金属铁存在时,Fe2+较稳定;在碱性介质中,Fe2+会迅速被氧化为Fe3+。
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