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1、氢氧化亚铁制备实验的改进与探究摘要：中学化学教学中，氢氧化亚铁沉淀制备实验的演示过程对学生理解不 同价态铁的化合物相关知识点是非常重要的。为了制备白色的Fe(OH)沉淀并能2持久观察，让学生能够一睹氢氧化亚铁“真容”，并探究白色絮状沉淀迅速转化 为灰绿色的原因，对Fe(OH)的制备实验进行了改进和探究。通过实验的改进与2探究培养学生“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“科学探究 与创新意识”的化学核心素养。关键词：氢氧化亚铁 制备实验 灰绿色 改进方案一、教材实验分析现行高中化学教材人教版中，是“在2支试管里分别加入少量FeCl和FeSO24溶液，然后滴入NaOH溶液”来制备Fe(
2、OH)。对于实验现象的描述是“生成的白2色絮状沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色”。鲁教版中描述是“硫酸亚铁与 NaOH溶液反应生成的氢氧化亚铁沉淀，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐 色”。两种教材都没有实验装置图，都只有生成的Fe(OH)、Fe(OH)的图。23:二FNitOH/落權FcSCU 帘盘在实际的实验操作中几乎观察不到白色沉淀，而是很快就出 现了灰绿色。因此，制备白色的Fe(OH)沉淀成为了高中化学教学2中的疑难实验之一。对于这个问题，许多资料给出了解决方案， 比较常见的是吴名胜1与严宣申采取加热等方法去除溶液中溶解氧、使用长胶头滴管伸入一种溶液液面以下再挤出另一种溶液、在溶液
3、表面滴加 一层煤油或植物油进行液封的方法等(如图1)。这种做法，能够短时间观察到 白色沉淀，但是存在不足：(1)由于植物油的液封作用，不能明显观察到红褐 色沉淀；(2)长滴管伸入溶液中，有悖于中学化学实验基本操作，学生不易接 受。二、改进实验1.实验原理用硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液进行反应制备Fe（OH）。2化学方程式为：FeSO +2NaOH=Fe（OH） |+NaSO4 2 42.实验方案2.1实验仪器及药品仪器：U型管（1支）、医用注射器（2支）、橡胶塞（2个）、酒精灯药品：9.0mol/L NaOH 溶液、1.0mol/L FeS0 溶液、0.1mol/L FeS0 溶液442. 2实
4、验装置如图2所示连接实验仪器2.3实验准备2.3.1新制硫酸亚铁溶液称取27.8g FeSO7H 0晶体，用煮沸冷却过的蒸馏水配制至100mL,配制浓度42为1.0mol/L的硫酸亚铁溶液，加入两三滴2mol/L的稀硫酸和少量还原性铁粉， 密封后待用。2.3.2氢氧化钠溶液的配制称取36.0g氢氧化钠固体，用经过煮沸冷却过的蒸馏水配制至100mL,加热 搅拌至溶液沸腾后，用表面皿盖好冷却备用。2.3.3用品准备 用注射器的针尖在两个橡胶塞上各扎一个小孔，以便实验室注射器易于插入 2.4实验步骤及现象（1）将U型管固定在铁架台上，用扎了小孔的两个橡胶塞分别塞紧U型管的两个管口。（2）取5mL氢氧
5、化钠溶液加入到U型管中，将一注射器针端插入橡胶塞的小孔抽空管内的空气。（3）用另一注射器抽取20mL l.Omol/L新制的FeSO溶液，将注射器针端插4入另一橡胶塞（如图2）。（4）将硫酸亚铁溶液快速推入U型管中。可以观察到：此时U型管中迅速出现浅灰绿色的絮状沉淀（如图3） 。（5）对U型管左端进行加热后。U型管左端的沉淀由灰绿色絮状物质变成了白色沉淀，而右端没有经过加热的沉淀仍为灰绿色（如图4）。图3生成的灰绿色絮状沉淀 图4加热后沉淀变为白色（6）U型管左端的注射器及橡胶塞取下，放置一段时间，白色沉淀转变为红 褐色。三、改进意义（1）用注射器抽出U型管中的空气，排除空气中O氧化Fe（OH
6、）而影响实验22效果。（2）用注射器盛装硫酸亚铁溶液来代替试管液封的方法，不仅密闭效果更 好，在量取和滴加硫酸亚铁溶液时也更加简便，可以简化操作步骤和节省实验时 间。（3）通过加热实验，灰绿色絮状物质变成了白色沉淀，帮助学生认识 “氢 氧化亚铁本身是白色胶状沉淀，因为溶液中浅绿色的亚铁离子被吸附在其表面， 使得沉淀由白色变成了浅绿色”。培养学生“宏观辨识与微观探析”、 “科学 探究与创新意识”的化学核心素养（4）本实验所制得的白色氢氧化亚铁能够稳定存在较长时间，学生既可以 明显观察到氢氧化亚铁沉淀本来的白色，又可以观察到沉淀由白色变成红褐色的 颜色变化的过程，有利于直观地向学生们展示氢氧化亚铁
7、生成和转化的过程，促 进学生 “变化观念与平衡思想”化学核心素养的养成。（5）按照此实验方案进行实验，不仅成功率高，而且重现性好，既适合教 师在课堂上进行演示教学，也适合学生进行分组实验。四、实验改进说明及探讨（1）Fe（OH） 沉淀灰绿色的原因及实验改进思路：2查阅资料：Fe（OH）沉淀的颜色与是否带了结晶水并无联，和是否存在2Fe（OH）杂质的关系也很小，而与沉淀对于Fe2+吸附则有着很大关系。由此猜想3灰绿色产生原因可能是白色的Fe（OH）沉淀表面吸附溶液中的Fe2+而使沉淀呈现灰2绿色。根据加热会使氢氧化亚铁胶体发生聚沉，且加热后会促进亚铁离子的水解 本实验采用加热的方法使氢氧化亚铁沉
8、淀恢复了其本身的白色。可以增加实验，在灰绿色沉淀上滴加硫氰化钾，不变红色说明沉淀不含三价 铁离子。从而更加有力地证明灰绿色沉淀的出现并不是因为氢氧化亚铁被氧化成 氢氧化铁，而是因为吸附了亚铁离子。（2）溶液的选择与配制查阅资料：减少胶体对亚铁离子的吸附方法主要有两种：采取在高浓度的 NaOH溶液中滴加FeSO溶液的方法来制备Fe(OH) 4；降低硫酸亚铁溶液的浓42 度，减少溶液中的亚铁离子含量。通过对比实验的探究，本改进实验采用现象较 为明显的9.0mol/L NaOH溶液和1.0mol/L FeSO溶液。4(3) 虽然用注射器将空气抽出、配制溶液所用的蒸馏水是经过煮沸除氧处 理过的，但是注
9、射器是否将空气完全抽出、煮沸的过程是否已经把氧气去除干净 仍然没办法证明，因此如果能够利用溶解氧传感器对参加反应的氢氧化钠溶液和 硫酸亚铁溶液中的氧气含量进行测量，对于“灰绿色沉淀与氧气的存在无关”这 一结论的证明将会更有说服力。但是，目前本校实验室条件有限，还不能完成该 实验。参考文献：吴名胜探究制备氢氧化铁的实验方法J.化学教育,2010(9):79-81.2 严宣申关于氢氧化亚铁的几个问题J.化学教育,2009(11):74.3 吴文中.氢氧化亚铁变为灰绿色的理论探究由一次意外的实验引起的思考与分析J.化学教学,2016(09):60-63.4 王玉珍氢氧化亚铁制备实验的改进J.中学化学教学参 考,2015(09):56.
氢氧化亚铁制备实验的改进与探究
