氫氧化亞鐵制備的實(shí)驗(yàn)方法探析

周鵬

【摘 要】針對氫氧化亞鐵制備實(shí)驗(yàn)易出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)探究得出，將氫氧化鈉溶液滴入硫酸亞鐵溶液，再水浴加熱，生成白色沉淀且長時(shí)間不變色。

【關(guān)鍵詞】氫氧化鈉溶液 硫酸亞鐵溶液 白色沉淀

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常常會(huì)遇到意外，比如演示實(shí)驗(yàn)沒有出現(xiàn)預(yù)期的現(xiàn)象。面對意外，我們應(yīng)該怎么辦？這是每一位化學(xué)教師日常教學(xué)中都會(huì)遇到的問題。我國化學(xué)教育家傅鷹先生說過：“不做研究就只能達(dá)到似懂而不可能達(dá)到真懂的地步?！惫P者堅(jiān)持對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中意外進(jìn)行研究，讓意外生成價(jià)值。

一、問題的提出

人教版《化學(xué)必修1》第三章第二節(jié)“鐵的化合物”中，有關(guān)用FeSO4溶液、NaOH溶液制備Fe（OH）2 相信化學(xué)教師都熟悉。具體操作是：在潔凈的試管里加入少量FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液。

預(yù)設(shè)的現(xiàn)象是：先生成白色絮狀沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。

現(xiàn)象解釋及結(jié)論：因?yàn)榘咨腇e（OH）2被空氣里的氧氣氧化成了紅褐色的Fe（OH）3 ，所以迅速變成灰綠最后變成紅褐色。

然而卻出現(xiàn)了意外：實(shí)際操作中很難看到“白色沉淀”。因?yàn)檫@個(gè)意外現(xiàn)象會(huì)干擾課堂教學(xué)，所以有教師提出改進(jìn)，通過除去裝置內(nèi)的O2來消除這個(gè)異?，F(xiàn)象。但是改進(jìn)裝置復(fù)雜且效果不理想，也難被引入課堂進(jìn)行實(shí)地操作。另外未被氧化的白色Fe（OH）2與被氧化生成的紅褐色Fe（OH）3混合按配色原理無法出現(xiàn)灰綠色。

二、假設(shè)猜想

筆者發(fā)現(xiàn)教材現(xiàn)象描述中有“絮狀的”，由此猜想：此灰綠色物質(zhì)并不是Fe（OH）3 ，而是生成的Fe（OH）2絮狀沉淀，性質(zhì)類似Fe（OH）3、Al（OH）3等金屬氫氧化物凝膠，膠粒直徑1～100nm之間，有較大的表面積，因此有較強(qiáng)的吸附作用，不同的膠體會(huì)選擇性地吸附溶液中的離子。金屬氫氧化物膠粒帶正電，因此Fe（OH）2膠體吸附了較多的亞鐵離子而呈現(xiàn)灰綠色。

若是如此，假設(shè)① 減少帶淺綠色Fe2+的量，讓膠體無Fe2+可吸附；假設(shè)② Fe（OH）2膠體受熱時(shí)吸附能力會(huì)較弱，則生成的應(yīng)該是白色。

三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

（一）驗(yàn)證試劑滴加順序?qū)Ψ磻?yīng)的影響

為了驗(yàn)證假設(shè)①，改變（將少量NaOH溶液擠入過量FeSO4溶液中）傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作方法，而把少量FeSO4溶液擠入過量NaOH溶液中。具體操作是：取4mL煮沸過的濃NaOH溶液于試管中，用長滴管吸取2mL新制的稀FeSO4溶液，插入試管底部，注入FeSO4溶液，筆者發(fā)現(xiàn)得到的絮狀沉淀分為兩層，下層為白色，上層為灰綠色（見圖1）。說明Fe2+ 少量時(shí)，下層Fe（OH）2膠體無Fe2+ 吸附，可見到Fe（OH）2的真面目。

（二）驗(yàn)證溫度對反應(yīng)的影響

為了驗(yàn)證假設(shè)②，再將試管放入50℃∽60℃的水浴中，驚奇地發(fā)現(xiàn)，上層的灰綠色絮狀沉淀逐漸變成了白色（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見圖2、圖3）。這應(yīng)當(dāng)是溫度升高，膠體吸附能力降低所致。

上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明，前面所提出的新制Fe（OH）2呈灰綠色是因其是膠體吸附Fe2+的假設(shè)是正確的。因此只要反其道而行之，改變（將少量NaOH溶液擠入過量FeSO4溶液中）傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作方法，而把少量FeSO4溶液擠入過量NaOH溶液中，即實(shí)驗(yàn)過程中，F(xiàn)eSO4溶液少量，NaOH溶液過量，便可得到白色Fe（OH）2沉淀。

（三）驗(yàn)證NaOH溶液濃度對反應(yīng)的影響

（四）驗(yàn)證FeSO4溶液濃度對反應(yīng)的影響

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知，實(shí)驗(yàn)時(shí)將氫氧化鈉溶液滴入硫酸亞鐵溶液中，生成的氫氧化亞鐵可以下沉，反之則上??；采用將8 mol/L的氫氧化鈉溶液（煮沸過）滴入硫酸亞鐵溶液中，再水浴加熱，得到的是白色絮狀氫氧化亞鐵沉淀，且較長時(shí)間不變色，這說明生成的氫氧化亞鐵濃度較大且很穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)觀察的效果好。

該實(shí)驗(yàn)研究重在對化學(xué)問題的理性思考，同時(shí)也解答了中學(xué)化學(xué)這一演示實(shí)驗(yàn)為何常得不到白色膠狀的氫氧化亞鐵的原因。研究的過程中體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)理論對化學(xué)實(shí)踐的指導(dǎo)，可以促進(jìn)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、獨(dú)立思考等科學(xué)素養(yǎng)的形成。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張婉佳，董紅霞，黃監(jiān)民.制備氫氧化亞鐵的理論探討及實(shí)驗(yàn)研究[J].化學(xué)世界，2014.