氢氧化亚铁制备的实验改进

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  (贵州省天柱县第三中学 556600)
  【中图分类号】G633.7 【文献标识码】B【文章编号】2095-3089(2012)06-0284-01
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  氢氧化亚铁的制备,是新教材人教版必修1第三章中第一节安排的一个实验。由于氢氧化亚铁中的二价铁在空气中极易被氧化成三价铁,故制备时很难观察白色沉淀,因此对这个实验的研究是十分有必要的,那么如何在制备过程中提供无氧环境,使制得的氢氧化亚铁稳定存在呢?
  一、教材原实验的一些情况
  1.1教材中的原实验。
  在试管中加入少量新制备的FeSO4溶液,然后滴入NaOH溶液。可以看到,挤入NaOH溶液后,沉淀马上变成灰绿色,过一段时间最终变成红褐色。
  1.2原实验现象解释。
  氢氧化亚铁是白色沉淀,其生成反应的离子方程式为:
  Fe2﹢ +2OH— = Fe(OH)2
  由于氢氧化亚铁中的二价铁在空气中极易被氧化成三价铁,因此白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色的氢氧化铁。反应的方程式为:
  4Fe(OH)2 + O2+ 2H2O = 4Fe(OH)3,该反应的推动力很大,转化率K=1086,因此可采取以下措施防止O2的进入。
  第一,FeSO4溶液中不能含有Fe3﹢,因此,FeSO4溶液应该是新制的。制备时,可取FeSO4.7H2O晶体,先把晶体表面层的黄色物质(三价铁的碱式盐)刮净或是先用稀硫酸侵泡一下,这样就将表面的杂质除掉,然后用少量经过煮沸除去氧气的蒸馏水洗涤1-2次,再用该蒸馏水配成质量分数为5%的溶液。配液时不要摇动容器或搅拌,以免混入空气。所用的NaOH溶液也要加热煮沸,以除去空气,然后准备实验。
  第二,为防止上面所配的FeSO4溶液仍有Fe3﹢,加入少量还原铁粉和稀硫酸,经过几小时后就造成一种还原的溶液。实验前取少量该溶液,用KSCN溶液检验不含Fe3﹢时,才能用于制取氢氧化亚铁。
  二、实验方案的设计
  2.1实验目的
  a、学生掌握二价铁与三价铁的相互转化。
  b、学生能够用已有的知识设计2-3种的制备方法,并能进行分析、对比、评价。
  C、培养学生实验基本操作,观察实验现象的能力。
  d、培养学生应用所学知识解决实际问题的能力的创新意识和探究能力。
  e、通过小组讨论使学生体验合作学习的过程与方法,体会提出问题——实验探究——交流与评价的科学研究方法。
  f、学生通过实验设计及实验过程中体验科学探究的艰辛与喜悦。
  2.2实验内容
  ①、掌握氢氧化亚铁的生成和氢氧化亚铁被氧化的基本反应原理。
  ②、探究制备氢氧化亚铁的实验方案。
  3、实验步骤
  ①、阅读教材中相关内容,查阅相关文献资料,明确其中的基本反应原理。
  ② 、根据反应原理和相关资料介绍,小组分析讨论设计多种方案制备氢氧化亚铁。
  ③、根据方案进行化学实验 ,认真观察、记录,然后分析对比,得出可行性方案,并写出实验报告。
  三、实验方案的实施
  3.1实验器材及药品
  试管、胶头滴管、注射器针筒、铁架台、具支试管、止水夹、乳胶管、带导管的橡胶塞、T形管。
  NaOH溶液、FeSO4溶液、稀硫酸(1:4)、还原性铁粉、煤油、蒸馏水。
  3.2具体实验操作及现象
  四、实验方案的评价(小组交流、讨论)
  由以上实验现象可以得出:方案1、2实验效果相对较差,方案3较好,方案4最好,能同时比较出有氧气存在和无氧气存在的实验现象,并知道在还原性气体(如H2、CO等)的保护下氢氧化亚铁能够稳定存在很长时间。因此,做任何事情都要身体力行,认真实践,透过现象看本质,最终得出正确的结论。
  五、实验总结
  在实验室中制备Fe(OH)2 时,为了防止Fe2+和Fe(OH)2 被氧化,可采取如下措施:
  ⑴、采用新制备的纯亚铁盐溶液。
  ⑵、将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸除去O2,实验用的NaOH溶液也应煮沸,以除去O2
  ⑶、在亚铁盐溶液上加隔氧剂(煤油)。
  ⑷、用生成的气体(如H2)来排尽装置内的氧气,并使亚铁盐与NaOH溶液在还原性气体的气氛下反应。
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