在滤纸上还原Fe3+离子实验的再探究

摘要：针对在滤纸上还原Fe3+离子的实验结论存在争议的情况，进行了实验探究和相关的理论分析。采用XRD方法对该反应产物进行了验证，结果表明，在一般实验条件（敞开系统）下，纤维素并不能将Fe3+还原为单质铁，而是主要还原为Fe3O4，同时有少量Fe2O3生成。

关键词：在滤纸上还原Fe3+离子；实验探究；化学实验教学

文章编号：1005–6629（2013）12–0070–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 实验与探究

实验1 重复“点纸成金”一文中的实验。

（1）用氯化铁溶液（7%）将5张相同滤纸（双圈牌定量滤纸，型号202，φ7cm，灰率0.01%）润湿，用酒精灯烘干后再点燃滤纸。可见蘸有氯化铁溶液的滤纸不像普通滤纸那样可以燃烧殆尽，而是很快变黑，边缘处有红热现象，当反应结束后得到一种黑褐色产物。

（2）用磁铁吸引黑褐色产物，大量黑褐色产物随磁铁的移动而移动。

结论：以上现象与“点纸成金”一文描述相似。

实验2 将黑褐色产物研成粉末状并分为四份，标号甲、乙、丙、丁。

（1）向甲中加入少量（约5 mL）的蒸馏水，并用玻璃棒搅拌，以赶走其中的气泡，静置后用胶头滴管沿着试管壁缓缓注入浓盐酸——让溶液的酸度逐渐增大，发现黑褐色粉末在热的酸溶液中部分溶解，溶液显黄绿色，上层漂浮少量黑色物质，自始至终未发现有气泡冒出。

（2）将乙中黑褐色粉末放入2 mL CuSO4溶液中，振荡，静置观察。没有发现红色的铜被置换出来，溶液的颜色没有明显变化。静置5天后再观察，仍然如此。过滤该溶液，得到黑褐色的物质，用磁铁吸引仍然有被吸引的现象。

（3）将丙中黑褐色粉末铺放在一条宽约1 cm，长约8～10 cm的纸槽内（粉末不断续），当点燃纸条的一端，粉末会被明火引燃，由始端烧至末端后，会发现黑褐色粉末变成红棕色物质[4]。

结论：由实验（1）未发现气泡（H2）逸出，实验（2）不能与CuSO4发生置换反应，可初步判断黑褐色产物中不含有单质铁；点燃该黑褐色产物，有红棕色物质生成。

3 XRD方法验证分析

由于在本实验条件下，产物的量不是很多，在探究过程中肉眼观察现象也会产生一定误差，使得结论不可靠。鉴于此，笔者拟用X射线衍射法对实验1产物进行分析，确定其物质组成。笔者采用Rigaku公司生产的X射线粉末衍射仪对实验1产物（即实验2中的丁）制作谱图，并进行图谱比对分析。所得图谱如图1、2、3所示：

4 结论

综上所述，笔者的结论是：“点纸”不一定能“成金”，并且此“金”非彼“金”。“点纸成金”一文所述实验条件（敞开系统）下，纤维素并不能将+3价Fe还原为单质铁，而是主要还原为Fe3O4，同时有少量Fe2O3生成。因此，在应用该实验开展探究性教学时，不能简单地依据产物能被磁铁吸引，即武断地判定产物是铁。即使学生所学知识尚不能解释这些问题，但教师在引导学生开展探究时还是要将“科学性”放在第一位。在开展探究性教学时，不一定都要追求获得确定的结论，完全可以留出疑问，激发学生去思考，引导他们开展进一步的探索活动。

参考文献：

[1]李平，杨菲.“点纸成金”——在滤纸上还原Fe3+离子的实验设计[J].中学化学教学参考，2010，（5）：46.

[2]潘伟，盛超.关于“在滤纸上还原Fe3+离子的实验设计”再认识[J].中学化学教学参考，2010，（11）：61.

[3]李平，杨菲，陶颖.关于“点纸成金”实验产物中含有铁单质的实验设计[J].中学化学教学参考，2011，（7）：62～63.

[4]刘怀乐.一氧化碳还原氧化铁的实证探索与教学思考[J].化学教学，2007，（11）：13～16.

[5]朱裕贞，顾达，黑恩成.现代基础化学（下篇）[M].北京：化学工业出版社，1998：647～649.

[6]庄晓松.碳还原氧化铁的最佳实验条件探究[J].教学仪器与实验，2011，（12）：20～21.