Fe(OH)3膠體制備實驗探究

李現梅

(遵義航天高級中學 貴州遵義 563000)

我在課堂教學環節，將教材的科學探究實驗“氫氧化鐵的制備實驗”作為課堂演示實驗，制備實驗很快、很順利。為了揭示Fe(OH)3膠體的聚沉條件和不浪費制備好的Fe(OH)3膠體，我特設計了分組實驗來探索膠體聚沉的條件。我在教學環節中將制備好的Fe(OH)3膠體再進行分組實驗，探究其性質，將實驗分為三組，取相同量的Fe(OH)3膠體分裝在3支試管中，再往試管中分別滴加少量稀硫酸溶液、氯化鈉溶液、蒸餾水，對比實驗現象，發現前兩只試管中的膠體渾濁，再分別滴加三種試劑，第1支試管的溶液變成棕黃色，2和3兩支試管只有顏色變淺。放置5分鐘，第1支試管的顏色變淺接近無色。第2支試管放置12小時后明顯分層，為紅褐色沉淀和無色液體。

根據以上實驗提出幾點思考及對應實驗：

第一，往制備的Fe(OH)3膠體中加入稀硫酸，先聚沉后澄清，顏色在短時間內為什么會發生如此突變？

經實驗事實分析，在Fe(OH)3膠體中加入稀硫酸，增加了膠體中離子的總濃度，而給帶正電荷的Fe(OH)3膠體粒子創造了吸引相反電荷離子的有利條件，從而減少或中和原來膠粒所帶電荷，使它們失去了保持穩定的因素而聚沉成Fe(OH)3沉淀。再滴加稀硫酸就相當于酸和堿發生中和反應，最后得到硫酸鐵溶液和過量的稀硫酸。顏色的變化只能歸結為部分膠體聚沉（聚沉后的渾濁物仍然有丁達爾效應）過程中不是同步的，最終變成淺黃色更加證明是極低濃度的硫酸鐵溶液。

第二，除了電解質使膠體聚沉之外，還有攪拌和加熱。

我再利用剩余的Fe(OH)3膠體繼續加熱并不斷攪拌，再怎么加熱和攪拌都無法觀察到聚沉現象。經過試劑分析，原來是制備Fe(OH)3膠體所用蒸餾水量不一樣導致的。加熱和攪拌由少量蒸餾水制備的膠體在很短時間里就出現聚沉，加熱和攪拌由量多的蒸餾水制備的膠體很長時間都沒有聚沉現象。所制備的膠體顏色差不多，相同外界條件下產生的現象不同，我得出一個結論：膠體與溶液濃稀程度類似，越濃的膠體在攪拌和加熱條件越易聚沉。對于氫氧化鐵膠體的制備實驗的探究，也可以設計探索其制備的條件的實驗，也讓我感受到科學探究實驗在課堂教學中的重要性。

第三，科學探究實驗在教材中的地位。

氫氧化鐵膠體的性質和制備原理都是高考的考點，高中教材對膠體的制備的定量要求：飽和FeCl3溶液的濃度及用量，水的用量都沒有具體的數值。只是一個定性的制備實驗，對于課堂教學知識的外延和拓展，教師務必注重知識延伸的正確性和科學性，拓展實驗的精準性，如此才可以給學生正確的引導。教師也應該具備一定的科研能力，可以從中學化學的演示實驗和科學探究實驗中反思，從而增強學科素養能力。其實Fe(OH)3膠體的制備實驗的最佳條件也是可以通過實驗探索的，甚至可以從定性條件上升到定量的具體條件。采用正交實驗設計法探究“氫氧化鐵膠體的制備”實驗的最佳條件，實驗結果表明，選用試管作為實驗儀器，在常溫下先滴入3滴15%FeCl3溶液，再加熱至沸騰，能快速制得氫氧化鐵膠體，所得膠體澄清透明，光線通路明亮，有利于課堂上學生科學探究活動的開展[1]。

第四，對于Fe(OH)3膠體的制備的性質研究實驗。

制備氫氧化鐵膠體是高中生接觸到的第一個具有探究性質的實驗。本文介紹了如何針對這一實驗中所設置的飽和氯化鐵溶液等要求，運用控制變量的方法進行實驗探究，并依據探究所得到的結論嘗試使用稀氫氧化鈉溶液與稀氯化鐵溶液混合的方法制備氫氧化鐵膠體?？茖W探究實驗可以培養學生的創新能力，考題中表明，堿不能與氯化鐵溶液產生Fe(OH)3膠體。教師可以引導學生質疑，再設計實驗探究質疑是否可行，可以控制溶液的濃稀程度再來探索，提高學生的思辨能力。

總之，在高中化學膠體教學環節中，膠體及膠體的性質的知識都很抽象，教師應根據一些事實設計不同的探究實驗，增強學生學習化學的興趣。受限于高中課堂教學時間緊湊，教師可以在教學中設計膠體分別與酸溶液、鹽溶液的實驗，探究膠體聚沉后發生不同現象的原因，讓學生達到對此部分內容的感性認識。這也讓我感受到中學教材中的許多探究性實驗和演示實驗都是可以自行設計來增添課堂色彩并解決教學難點，讓學生感受學習化學的樂趣和成就感。高中化學教學理應從教材目標出發，適當地讓一些尖子生對知識有些拓展，對化學學科高分段學生的培養是一個很不錯的計劃。高考題中的難題需要更多的知識和拓展點來解決，學生平時就具備扎實的基本功，很有利于他們的考試。

討論：高中化學教材中的科學探究實驗和演示實驗對學生學科素養的培養十分有利，這就需要教師在課堂上和習題反饋中引導學生質疑，根據質疑設計實驗方案，解決實際問題，提升學生的實驗技能和創新能力。本實驗的大膽拓展，讓我感受到高考中的實驗探究題的答題思想，其實就源于化學教材。一線教師要學會開發課程資源，拓展學生的學習空間，讓學生感受學習現有化學知識是不夠的，讓他們從內心身處渴求對化學知識的學習[2]。