小小注射器可以幫大忙

張高豪

摘要：探索用最少的試劑、最簡易的裝置、最便捷的操作制備氫氧化亞鐵，用于課堂演示。利用注射器提供的封閉環境可以制得象棉花團一樣的潔白蓬松固體，并能長時間保存。

關鍵詞：氫氧化亞鐵;制備實驗;注射器;改進

文章編號：1008-0546（2019）12-0088-02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.12.027

氫氧化亞鐵的制備是高中化學一個難做的實驗，有不少對本實驗進行成功改進的案例。但嘗試時仍有難度，有的做不成功，有的裝置不好制作，有的操作不簡捷。能否找到一種方法，用最少的試劑、最簡易的裝置、最便捷的操作制得氫氧化亞鐵，并長時間觀察到白色沉淀，用于課堂演示呢？對此實驗進行了如下探索。

一、實驗原理

由于Fe（OH）2極易被氧化，所以防氧化是關鍵。制亞鐵溶液、制NaOH溶液和制Fe（OH）2的各步操作中盡可能減少與氧氣的接觸，在注射器提供的封閉環境中有利于制Fe（OH）2。

二、實驗用品

鐵粉、濃鹽酸、NaOH固體、30mL注射器、橡膠塞、試管、燒杯、藥匙、膠頭滴管、溫度計、燒水壺

三、實驗過程

1.實驗步驟

（1）制FeCl2溶液

用鐵粉與稀硫酸制FeSO4溶液，反應比較緩慢。改用鐵粉與濃鹽酸制FeCI2溶液，有研究表明用FeCI2溶液代替FeSO4溶液制Fe（OH）2，沉淀保持白色的時間更長。將2g鐵粉加入試管，再加入3mL濃鹽酸，反應劇烈，生成的氫氣和反應迅速放出的熱量都可以驅趕氧氣，再加熱水稀釋溶液到試管口附近。

如果用橡膠塞封閉試管，由于試管內不斷生成氫氣，會將塞子彈起;改用紙團封試管口，封閉效果不佳;又改用帶有注射器針頭的橡膠塞，使試管內外空氣通過注射器針頭小孔相連（如圖1）。針頭內滴入幾滴水可以起到液封作用，試管內的氫氣可以出來，空氣不能進入試管，具有單向導氣能力。

反應時間要充足，讓絕大部分酸反應掉，否則生成的FeCl2溶液濃度小，導致制得的Fe（OH）2量少，現象不明顯。剩余的酸也會溶解Fe（OH）2，影響實驗效果。

當試管中不再有大量氣泡生成時，可以振蕩試管或顛倒試管，讓鐵粉與酸充分接觸。由于試管很長，鐵粉很快會沉降，上層為清液，不會影響使用。

（2）制NaOH溶液

如果在試管或燒杯中制NaOH溶液，接觸空氣機會就多，改為在注射器中制。拔掉注射器活塞，加入3g NaOH固體，裝上活塞，壓實固體，緩緩吸入熱水10mL，排盡注射器中的空氣，制約8mol·L^-1NaOH溶液。把注射器的針頭扎在橡膠塞上，封閉針頭。

分別用80℃、65℃、50℃、25℃的熱水配制NaOH溶液，結果表明：溫度高生成的Fe（OH）2能長時間保持白色，低溫時易生成灰綠色沉淀。但溫度太高注射器中的溶液易噴出。

（3）制Fe（OH）2

①在試管中實驗

先加NaOH溶液，再加FeCl2溶液，生成的固體上浮，反之下沉。猜想剛生成的Fe（OH）2很蓬松，體積大，密度小于NaOH溶液，所以上浮。把NaOH溶液濃度稀釋到原濃度的1/2、1/4，重復實驗，生成固體分別在溶液的中部和下部，白色固體很快變灰綠色，之后都下沉（如圖2）。

②在注射器中實驗

在注射器中制好NaOH溶液后，吸取FeCl2溶液5mL，迅速把針頭扎在橡膠塞上封閉針頭，觀察現象（如圖3）。

2.試驗改進要點

（1）用鐵粉與濃鹽酸制FeCl2溶液，加開水稀釋至試管口附近，用帶注射器針頭的塞子封閉試管，反應時間1-2小時，制得濃度約0.dmol·L^-1FeCl2溶液。

（2）在規格為30mL的注射器（如圖4）中，用3gNaOH固體和65°C的熱水10mL制約8 mol·L^-1NaOH溶液。

（3）在上述含有NaOH溶液的注射器中緩緩吸入Fecl2溶液制得Fe（OH）2，用橡膠塞封閉針頭，最大限度地減少與氧氣的接觸。

四、實驗效果評價

1.利用了注射器的優點。醫用注射器是醫療用品，通常不作為化學實驗器材。注射器具有傳統實驗儀器無法替代的優點，能在實驗改進中發揮重要作用。

2.適合課堂演示。生成的Fe（OH）2白色固體象棉花團一樣潔白蓬松，輕輕倒轉注射器時白色固體會來回漂動，且在注射器中白色保持時間長，能讓學生清晰觀察到Fe（OH）2的本色。

3.好復制易推廣。裝置、試劑和操作最簡單，實驗現象明顯。把握好反應物濃度、熱水的溫度、反應時間、反應物來源是關鍵。