優化設計“氫氧化亞鐵的制備”實驗

劉朝偉 曾紅芬 范丹丹 李川江

摘要：在中學化學實驗教學中，Fe(OH)2的制備參照了人教版高中化學1（必修）第三章第二節《幾種重要的金屬化合物》教學內容中制備Fe(OH)3的方法。該方法制備出的Fe(OH)2極易被空氣氧化，學生難以觀察到白色絮狀沉淀—Fe(OH)2。本文通過對氫氧化亞鐵制備的原演示實驗進行了一定的改進，可以讓學生觀察到比較明顯的實驗現象。 關鍵詞：氫氧化亞鐵；創新；優化；演示實驗在實驗教學中，教師不僅應該重視學生對基礎實驗知識的掌握和理解，還應強調學生對基本實驗技能的熟練運用，更應該注重對學生探究和創新能力的培養。教學活動中，中學生對必備的化學基礎知識已經有了初步的了解，而教師對于實驗教學的要求會逐步提高，所以應更加重視學生各方面技能的培養和完善。在當今的教學環境下，若教師仍按傳統的實驗方法進行教學，而沒有在新課程改革理論的指導下積極開展探究，缺乏對化學實驗進行靈活地創新與拓展，這都將不利于學生對實驗知識的掌握以及實驗興趣的提高，更不利于學生創新能力和實踐能力的培養。

鐵的重要化合物是高中無機化合物的基礎知識和重點內容，是高中生學習過程中的難點之一。根據教材演示實驗的方法，老師演示制取Fe(OH)2的實驗時，通常學生看不到白色沉淀，而只能觀察到灰綠色的絮狀物質—Fe(OH)3，這會讓學生誤以為Fe(OH)2的顏色就是灰綠色，事實上，Fe(OH)2是白色絮狀沉淀，由于Fe(OH)2極易被氧化成Fe(OH)3，所以導致演示實驗的失敗[2]。要成功制取到白色沉淀—Fe(OH)2，一方面是在配制實驗所需試劑NaOH溶液和亞鐵鹽溶液時，需要除去溶解氧，且亞鐵鹽溶液中不能混有Fe3+；另一方面是需要除去實驗裝置中的氧，否則不能達到實驗要求。因此，能否除去所需試劑中的氧和如何使制取Fe(OH)2的整個過程在無氧環境下進行是實驗成敗的關鍵。

1實驗原理

實驗中巧妙運用了硫酸亞鐵溶液中含有的大量硫酸與事先加入錐形瓶中的Na2CO3固體反應，產生氣泡以達到除去實驗裝置中空氣的目的。待反應完全后加入NaOH溶液與FeSO4溶液反應生成白色沉淀—Fe(OH)2。

2實驗儀器與藥品

實驗儀器：燒杯（50mL）、試管夾、注射器(10mL)、錐形瓶（帶支管口50mL）等。

實驗藥品：氫氧化鈉固體(AR)、還原鐵粉(AR)、硫酸亞鐵固體(AR)、濃硫酸(AR)、碳酸鈉固體(AR)、液體石蠟(AR)、去離子水等。

實驗裝置：（如圖一）

3實驗準備

新制NaOH溶液：首先新制2mol/L和6mol/LNaOH溶液各100ml。分別取2mol/L，6mol/L的NaOH溶液各20mL置于兩個燒杯中加熱煮沸2-3min，冷卻至沒有沸騰的氣泡時，緩慢向溶液中加入一層液體石蠟保存備用。

新制FeSO4溶液：稱取硫酸亞鐵固體約3g配成100mL溶液。取FeSO4溶液50mL于燒杯中，后加入適量還原鐵粉，防止Fe2+被氧化為Fe3+，并用濃硫酸調節溶液的pH至1-1.5，此時溶液中會產生氣泡，產生氣泡2-3min后，再向液面加入一層液體石蠟保存備用。

4實驗步驟

⑴按圖一安裝好裝置。

⑵在燒杯里加入30mL去離子水。

⑶在錐形瓶中加入0.3-0.5g碳酸鈉固體，用2支注射器分別吸取配好的2mol/LNaOH溶液6mL和FeSO4溶液10mL。

⑷將注射器中FeSO4溶液緩慢擠入錐形瓶中，直至Na2CO3固體反應完并無氣泡產生為止。

⑸將注射器中NaOH溶液緩慢擠入錐形瓶中，直至產生大量白色沉淀Fe(OH)2為止。

⑹用6mol/LNaOH溶液與FeSO4溶液重復上述實驗。

5結論

⑴本改進實驗操作相對簡便，實驗中所用儀器比較簡易，藥品相對節約。

⑵為了配制不含Fe3+的FeSO4溶液，我們直接利用FeSO4晶體配置FeSO4溶液，并加入Fe粉，Fe粉可抑制Fe2+被氧化，保證硫酸亞鐵溶液中無Fe3+，加入的少量濃硫酸與鐵粉反應生成氫氣以排除硫酸亞鐵溶液中的空氣，用液體石蠟覆蓋液面是為了使硫酸亞鐵溶液隔絕空氣。

⑶為了使整個演示實驗過程不受到O2的干擾，我們巧妙利用FeSO4溶液中含有的大量硫酸，讓硫酸與錐形瓶中碳酸鈉粉末反應，反應可以產生CO2氣體，從而除去錐形瓶中的空氣，使得氫氧化亞鐵生成的整個過程中沒有空氣的干擾，此方法制取的氫氧化亞鐵也能放置較長時間，實驗現象十分明顯，更利于學生進行觀察。

[參考文獻]

[1]黃宇.中學化學需要創新優化—以“金屬和金屬材料實驗”改進設計為例[J].廣西教育,2011,10(07):57-58.

[2]文慶城.氫氧化亞鐵的制備和紅磚中Fe2O3成分的檢驗[J].化學實驗教學研究,2011,(07):91-96.

[3]朱先翠.氫氧化亞鐵制備的實驗改進[J].科技信息,2011,(02):114-114.

[4]陳斌年.氫氧化亞鐵的制備探究[J].中學生數理化（高一版）,2012,(1-2):90-91.