氢氧化亚铁制备实验的设计

刘彩虹+张文兰+刘丽君

摘要：针对氢氧化亚铁易被氧化，难于明显观察到其白色絮状且更难较长时间保存等问题，对制备氢氧化亚铁的装置进行了改进与设计。利用医用输液器和注射器采用复分解反应制备氢氧化亚铁。改进后的实验具有材料环保易得、装置简单、操作方便、实验快速、氢氧化亚铁保存长久等优点，非常适合课堂实验。

关键词：氢氧化亚铁；制备实验；化学实验教学

文章编号：1005–6629（2014）9–0052–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 问题的提出

氢氧化亚铁极易被氧气氧化，用一般的方法制备很难观察到白色的氢氧化亚铁沉淀，所以改进氢氧化亚铁的制备一直是中学化学实验研究的热点[1～4]，但参考文献上报道的改进方法还有一些不尽如人意的地方。如吴名胜老师的制备方法[5]耗时较长，制备低氧水需30分钟、配置硫酸亚铁和氢氧化钠溶液并除去其中的溶解氧需要约20分钟；所用油脂对实验后仪器的清洗带来不便，油脂一般不回收而直接倒入下水道，与环境不友好；还要用到多数中学化学实验室没有的离心机。梁峻峰老师的方法[6]仅制备低氧水及低氧水中溶解氯化钠和氢氧化钠需要约35分钟，也用到油脂等有机物。周红杰等[7]的方案一，观察到白色沉淀一般需要20分钟左右，且不能确保实验每次都能成功，不适合作为课堂实验；方案二和三用煤油存在清洗不便和造成环境污染等不足，也不能确保每次实验都能观察到氢氧化亚铁的白色沉淀（可能在加煤油和投入钠时会有少量空气进入）。唐悦[8]的电解法在烧杯中进行实验，需要的油脂量更大；所需仪器多、反应原理复杂，不适合新授课教学。因此对该实验作进一步的改进是很有必要的。笔者经认真思考、讨论与反复实践，设计了以下的制备方法，取得了非常好的实验效果。

2 设计方案

将铁粉和稀硫酸在配有特制双孔塞的试管中反应，产生的氢气排尽生成的硫酸亚铁溶液及试管中空气；用注射器抽取硫酸亚铁溶液后，再抽取新配制的浓氢氧化钠溶液，反应在注射器中进行；注射器针头插入橡胶塞中，确保注射器中的物质与空气隔绝。

2.1 实验仪器和药品

一次性注射器（10mL）1支、玻璃注射器（10mL）1支、注射器针头一个、100mL锥形瓶2个、小试管2个、静脉输液器导管1支、橡胶塞2个、1把剪刀

1 mol/L的稀硫酸溶液、少量铁粉、20%氢氧化钠浓溶液

2.2 制备硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液

制备硫酸亚铁溶液的装置是本实验的创新点和关键，如图1和图2所示。

制备硫酸亚铁溶液的装置由试管和带导管的双孔塞组成（如图1所示），双孔塞中的长导管是从输液器导管上剪下来（保留注射器能注入液体的部件，图中的A部分）的塑料管，这一部件能方便地用注射器抽取和注射液体。用注射器注射液体时，可将导管中的空气全部排出，用注射器抽取液体时，可做到注射器中无气体；短导管可以用玻璃管也可用从输液器导管上剪下的塑料管，短导管用于保持试管内压强与外界一致。

操作步骤：准备好如图2所示的带导管的双孔塞；在小试管中放入小半药匙的铁粉，塞紧塞子，用一次性注射器从A处加入约占试管3/4左右（该用量可完成3个班级的演示实验）的稀硫酸（用注射器加硫酸，导管里的空气可被硫酸排出），将试管放入盛有热水的锥形瓶中（注射器始终与A处相连，使导管内液体不与空气接触，热水浴是为了加快铁与稀硫酸反应的速度，若环境温度较高，也可不用热水浴）；制备硫酸亚铁溶液的操作如图3所示，配制过程约需10～12分钟。

将氢氧化钠固体溶于热蒸馏水中，配制成20%的浓溶液，氢氧化钠固体溶解在热蒸馏水中时，放出大量的热且溶液中离子浓度增大，使水中氧气的含量降低[9]，此过程约需3分钟。将配好的溶液放在热水浴中，减少氧气溶解，同时热的溶液中易得到白色的氢氧化亚铁絮状沉淀。

2.3 制备氢氧化亚铁

当试管中氢气的生成量减少后，用一个玻璃注射器替换原先的塑料注射器（玻璃注射器透明，比塑料注射器更便于观察颜色），从A处先抽约1 mL硫酸亚铁溶液，快速润洗注射器，再用该注射器从A处抽约3 mL左右的硫酸亚铁溶液，安上针头，推注射器活塞使溶液充满针头，再用该注射器抽约3 mL左右的氢氧化钠溶液，立即看到白色絮状沉淀生成。迅速将针头插入橡胶塞中封住，十分钟后，依然还保持其白色。

2.4 氢氧化亚铁转变为氢氧化铁

将针筒里的氢氧化亚铁溶液滴到滤纸上。约一分钟后，氢氧化亚铁沉淀变为较明显的红褐色的氢氧化铁沉淀。

在另一个班级做实验时，只需换一只干净的玻璃注射器，从2.3开始操作即可。

3 本实验的优点

（1）实验装置简易、操作简单、耗时短，适合课堂实验。第一个班级上课前配制硫酸亚铁和氢氧化钠溶液的时间不超过15分钟。上课实验时，看到白色氢氧化亚铁沉淀只需2～3分钟；

（2）实验现象非常明显，能较长时间保持氢氧化亚铁的白色，可全班学生传阅注射器观察氢氧化亚铁；

（3）能够让学生感受到Fe（OH）2易于被氧化为红褐色的Fe（OH）3；

（4）一次配制的溶液可以在较多班级做平行实验，非常方便。

（5）本实验所用器材廉价、易得，并可反复使用；

（6）实验后仪器清洗简单，只需用注射器抽取稀盐酸即可除去其中的沉淀，洗涤液主要是氯化铁溶液，可回收、不浪费，对环境友好。

参考文献：

[1][5]吴名胜.探究制备氢氧化亚铁的实验方法[J].化学教育，2010，（9）：79～80.

[2][6][9]梁峻峰.氢氧化亚铁制备实验的再改进[J].化学教育，2010，（9）：82.

[3][7]周红杰，李立芬.氢氧化亚铁制备实验的探究[J].化学教学，2003，（6）：9～10.

[4][8]唐悦.氢氧化亚铁制备实验的探究[J].化学教学，2010，（5）：14～15.