KCl浓度对Fe3+-SCN
1 问题提出
中学化学共涉及700多个化学概念，钱扬义等根据其重要程度排名从中筛选出100个作为“化学学科关键词”，“化学平衡”的重要程度排在第25位，是中学化学非常重要的化学概念[1～2]。“化学平衡”是人教版高中化学选修四第二章第三节的核心化学概念，是学生后续学习电离平衡、水解平衡及沉淀溶解平衡等的关键铺垫。
中学化学考试中常出现以下考点——KCl是否会对FeCl3与KSCN络合反应平衡有影响？答案解释为： 因该络合反应的离子方程式为Fe3++SCN-[Fe（SCN）]2+，无KCl，故KCl物质本身对该反应无影响，若加入KCl溶液，由于引起了溶液体积的变化，故平衡发生移动;若加入KCl晶体，因未引起溶液体积的变化，故平衡不移动。笔者通过对广州市5所中学高二师生的半结构访谈，了解到一线教师在教学中对该知识点的解释也是如此。然而，教材上并没有通过实验科学探究该知识点，即此答案尚无科学的证据支持。因此深入研究KCl对Fe3+/SCN-平衡体系的影响十分必要，研究结果将有助于学生科学掌握“浓度对化学平衡的影响”，进而科学建构化学平衡概念。 手持技术主要由传感器、数据采集器、计算机等构成，具有便携、实时、准确、综合和直观的特点，因此对化学平衡、化学反应速率、电化学等抽象化学核心概念与原理的教学具有极大的辅助作用。本研究以手持技术为主要工具，深入研究KCl对Fe3+/SCN-平衡体系的影响[4～5]。 2 研究设计 2.1 实验方案
为了使本研究实验在化学教学实践中方便演示与推广，本研究中KCl溶液浓度选取0.04mol/L、 4.0mol/L和饱和溶液;KCl晶体质量选取0.05、 0.10、 0.15、 0.20、 0.25g。对应设置2组实验进行探究，
如表1所示。 2.2 实验原理
FeCl3溶液与KSCN溶液混合反应后，可以建立以下平衡： Fe3+与SCN-还可生成[Fe（SCN）2]+、 Fe（SCN）3、 ……[Fe（SCN）6]3-等一系列配合物，在本实验的浓度配比下，主要以[Fe（SCN）]2+形式存在。
[Fe（SCN）]2+可以吸收蓝色光，故溶液的颜色为红色。若将溶液装入比色皿中，用色度计检测其透光率（T），根据朗伯比尔定律，T=It/I0（I0： 入射光强度，It： 透射光强度，本研究用百分数来表示透光率）。溶液中[Fe（SCN）]2+的浓度越大，溶液的颜色越深，对光的吸收程度越大，透光率越小[6， 7]。
因本研究中混合前FeCl3溶液的浓度为0.005mol/L， Fe3+的浓度很小，颜色很浅，当与KSCN溶液混合后，发生反应消耗大量Fe3+，溶液中只剩余更少量Fe3+，故忽略原混合溶液中Fe3+颜色的影响。同时，因FeCl3溶液在酸性条件下配制，且浓度较低，故忽略Fe3+的水解反应。 2.3 实验用品
实验仪器： 胶头滴管、烧杯、玻璃棒、注射器（量程为1mL）、数据采集器、色度计、平板电脑
实验药品： FeCl3、 KSCN、 KCl、 NaCl、 NH4Cl、 KNO3、 NaNO3（本实验药品均为广州化学试剂厂生产，纯度为AR） 2.4 实验步骤
在100mL小烧杯中混合25mL 0.005mol/L FeCl3溶液与25mL 0.01mol/L KSCN溶液，得到红色混合溶液;取9只比色皿各加入3mL混合溶液，分别编号为1、 2……9;另取1只比色皿加入3mL去离子水，编号为10。
连接实验装置（如图1），启动数据采集器和平板电脑，设置采样频率1次/秒，时间为继续。以去离子水为参比溶液校准色度计传感器[8～10]。
（1） 取1號比色皿放进色度计测量透光率，用注射器注入0.1mL 0.04mol/L KCl溶液，待透光率稳定后点击“停止”，保存数据。 （2） 取2～10号比色皿，按实验方案设计（见表1）加入药品，重复步骤（1）。
（3） 清理仪器，导出数据，在Origin 8.5软件中作图。 3 结果与分析
3.1 实验组1的实验结果与分析
由图2可知，往Fe3+/SCN-平衡体系中加入KCl溶液，混合溶液的透光率上升，颜色变浅，[Fe（SCN）]2+浓度减小，说明KCl溶液对Fe3+/SCN-平衡体系有影响;随着加入KCl溶液浓度的增大，透光率差（平衡移动前后透光率的差值，取正值）增大，颜色变浅程度增加，说明KCl溶液对Fe3+/SCN-平衡体系影响程度增加。
经计算，加入0.1mL饱和KCl溶液后，混合溶液的透光率差为9.4%，大于加入0.1mL去离子水后混合溶液的透光率差（0.9%）。按照教辅和日常教学中的解释，即往Fe3+/SCN-平衡体系中加入KCl溶液，溶液颜色变化是由于体积的变化，也就是说颜色变化与加入的KCl溶液浓度无关，只与体积有关，若体积相同，则影响一致，这明显与实验结果不符。
图3中实验为空白对照，曲线先上升后平稳，说明加水稀释，混合溶液的颜色变浅，透光率升高，即注入0.1mL溶液会因为体积的变化而对混合溶液的透光率造成影响。经计算，注入0.1mL去离子水后混合溶液透光率差为0.9%，小于向混合溶液中注入不同浓度KCl溶液的透光率变化值，说明KCl溶液本身也影响着混合溶液透光率的变化。 关于KCl引起Fe3+/SCN-平衡体系发生平衡移动的原因，笔者查阅了大量文献和书籍发现目前说法不一，主要有以下3种。Driscoll、柳一鸣、高世雄等认为出现该现象的原因为“盐效应”，不能用简单的化学平衡移动来解释，因为往Fe3+/SCN-平衡体系中加入NaNO3、 NH4NO3等盐也会使溶液颜色变浅，平衡向左移动。他们认为，虽然这些物质与平衡无关，但均属于电解质，在溶液中发生电离。由于离
KCl浓度对Fe3+-SCN
