制備氫氧化亞鐵的中學教學實驗改進

摘 要：本實驗利用試管裝置進行了簡易的實驗改進，通過實驗研究，在得到白色沉淀的同時又有效地在短時間內(nèi)觀察到不同階段沉淀的顏色變化，更貼近了中學有關氫氧化亞鐵制備的實驗教學。

關鍵詞：氫氧化亞鐵的制備；試管實驗；階段顏色現(xiàn)象

一、 問題情景

“鐵的氫氧化物”是人教版高一化學必修1“幾種重要的金屬化合物”中一個非常重要的演示實驗，體現(xiàn)了Fe（OH）2與Fe（OH）3在物理性質(zhì)和化學性質(zhì)上的區(qū)別，更能加深學生對氧化還原反應的理解。在空氣中，白色的Fe（OH）2沉淀會迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的Fe（OH）3，但是在真正演示實驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)，用教材上示范的方法很難得到白色沉淀，在亞鐵鹽溶液和NaOH溶液混合的一瞬間基本上看到的都是灰綠色，這和教材上給出的實驗結(jié)論有些不一致，難以令學生信服。

二、 查閱資料，收集信息

如何制備可長時間保存的白色Fe（OH）2沉淀？許多教師都對此進行了實驗探究，根據(jù)二價鐵易被氧化的性質(zhì)，大家的方向都指向了怎樣盡可能地除去裝置和溶液中混有的氧氣。

目前，可查閱到的已經(jīng)成熟的改進實驗裝置有以下幾種：

雖然教師們對實驗進行了改進，但是卻都忽略了在課堂上的可使用性。例如，圖（1），F(xiàn)e（OH）2的白色仍不明顯并且很長時間觀察不到紅褐色沉淀；圖（2）和圖（3），前期準備時間略長，例如用氫氣除去溶液中的氧，需通入氫氣十多分鐘，而且，其裝置和操作過程相對復雜，這在只有40分鐘的一堂課上是行不通的。其中，效果較好的是上圖（4），但可惜的是學生在高一的時候尚未學習電解池的知識，所以課堂上的演示實驗也無法選擇這種方法。此外，以上四種裝置都不利于進行深入的定量分析。

經(jīng)文獻報道，不存在可永久保存的Fe（OH）2白色沉淀，而且根據(jù)課標的要求，這個實驗更注重的是讓學生觀察整個過程的顏色變化，單純追求白色沉淀的長時間性并沒有太大的意義。所以，簡單的操作、明顯的階段實驗現(xiàn)象更為重要。

三、 設計實驗方案

在課堂上，試管實驗是教師比較推崇的，其優(yōu)點是簡單易行、展示方便、有利于設計學生分組實驗。所以，本實驗也在此基礎之上設計了用試管實驗來探究氫氧化亞鐵的制備過程，力求在有效時間內(nèi)觀察到明顯的階段顏色變化。利用了注射器進行溶液混合的好處是能夠控制FeSO4的用量，進行定量的實驗分析。

根據(jù)前人經(jīng)驗，為了除去水中溶解的氧氣，可以用煮沸后的蒸餾水來配置溶液。可是，如果溫度恢復到室溫，一段時間內(nèi)氧氣又會重新溶解進來，而等到真正在課堂上做演示實驗的時候可能仍然會有氧氣的干擾。所以，本實驗提出一個設想，NaOH的熱穩(wěn)定性較好，可不可以顛倒一下順序，在演示實驗的時候直接加熱裝有NaOH溶液的試管呢？如果可行的話，這種方式是最快捷的方法，其效率要遠比通氫氣更高，也防止了氧氣重新溶解，而且試管上部的空氣也會因為升溫而往外逸出。

至于亞鐵鹽溶液，本實驗選擇用FeSO4晶體粉末和煮沸后的蒸餾水直接配制。為了防止部分Fe2+被氧化，在配制好之后加入一些還原性鐵粉。

四、 操作過程及實驗步驟

（一） 實驗藥品和儀器

50mL1mol/L新制FeSO4溶液；50mL2mol/LNaOH溶液；鐵粉；小試管2支（配套橡膠塞）；試管夾；試管架；酒精燈；小藥匙；秒表；2.5mL注射器2支。

（二） 實驗步驟

①用注射器取出1mLNaOH溶液，注入小試管中。 ②預熱試管并加熱至溶液沸騰約10秒，立刻塞緊橡膠塞。 ③再用注射器吸取1mLFeSO4溶液，穿透過橡膠塞一次性注入加熱后的NaOH溶液試管中。（見下圖表）④計時，觀察實驗現(xiàn)象。

五、 實驗反思

通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，白色的Fe（OH）2沉淀能夠持續(xù)大概2秒左右，主要的原因可能是在短時間內(nèi)氧氣并沒有完全除盡。雖然時間較短，但是已經(jīng)足夠?qū)W生觀察到白色的現(xiàn)象，也可以更好的說明Fe（OH）2極易被氧化的性質(zhì)。經(jīng)過3分鐘的等待，我們可以很好的觀察到不同階段的顏色變化。在第3分鐘，濁液的上層沉淀已經(jīng)少量地轉(zhuǎn)化為紅褐色，有力證明了Fe（OH）2被氧化成Fe（OH）3。

此外，按照上述的步驟，我們同時進行了定量的實驗分析，在保證NaOH用量不變的前提下，分別取用了0.5mL和1.5mLFeSO4。實驗結(jié)果顯示，恰好反應和亞鐵鹽過量的實驗現(xiàn)象相似，白色沉淀相對更明顯并且變色的速度較慢，均好于堿過量的情況，這也和前人得出的結(jié)論一致。

綜上所述，本改進實驗達到了當初的設想，可以有效地應用在中學的實驗教學中。為了取得最佳的實驗效果，在用量上，教師應該盡可能保證堿完全反應。

參考文獻：

[1]胡巧北.氫氧化亞鐵制備的實驗改進[J].化學教育，1997（8）：35.

作者簡介：

傅援賀，遼寧省鞍山市，鞍山市第一中學。