制备氢氧化亚铁的中学教学实验改进

摘 要：本实验利用试管装置进行了简易的实验改进，通过实验研究，在得到白色沉淀的同时又有效地在短时间内观察到不同阶段沉淀的颜色变化，更贴近了中学有关氢氧化亚铁制备的实验教学。

关键词：氢氧化亚铁的制备；试管实验；阶段颜色现象

一、 问题情景

“铁的氢氧化物”是人教版高一化学必修1“几种重要的金属化合物”中一个非常重要的演示实验，体现了Fe（OH）2与Fe（OH）3在物理性质和化学性质上的区别，更能加深学生对氧化还原反应的理解。在空气中，白色的Fe（OH）2沉淀会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的Fe（OH）3，但是在真正演示实验过程中，我们发现，用教材上示范的方法很难得到白色沉淀，在亚铁盐溶液和NaOH溶液混合的一瞬间基本上看到的都是灰绿色，这和教材上给出的实验结论有些不一致，难以令学生信服。

二、 查阅资料，收集信息

如何制备可长时间保存的白色Fe（OH）2沉淀？许多教师都对此进行了实验探究，根据二价铁易被氧化的性质，大家的方向都指向了怎样尽可能地除去装置和溶液中混有的氧气。

目前，可查阅到的已经成熟的改进实验装置有以下几种：

虽然教师们对实验进行了改进，但是却都忽略了在课堂上的可使用性。例如，图（1），Fe（OH）2的白色仍不明显并且很长时间观察不到红褐色沉淀；图（2）和图（3），前期准备时间略长，例如用氢气除去溶液中的氧，需通入氢气十多分钟，而且，其装置和操作过程相对复杂，这在只有40分钟的一堂课上是行不通的。其中，效果较好的是上图（4），但可惜的是学生在高一的时候尚未学习电解池的知识，所以课堂上的演示实验也无法选择这种方法。此外，以上四种装置都不利于进行深入的定量分析。

经文献报道，不存在可永久保存的Fe（OH）2白色沉淀，而且根据课标的要求，这个实验更注重的是让学生观察整个过程的颜色变化，单纯追求白色沉淀的长时间性并没有太大的意义。所以，简单的操作、明显的阶段实验现象更为重要。

三、 设计实验方案

在课堂上，试管实验是教师比较推崇的，其优点是简单易行、展示方便、有利于设计学生分组实验。所以，本实验也在此基础之上设计了用试管实验来探究氢氧化亚铁的制备过程，力求在有效时间内观察到明显的阶段颜色变化。利用了注射器进行溶液混合的好处是能够控制FeSO4的用量，进行定量的实验分析。

根据前人经验，为了除去水中溶解的氧气，可以用煮沸后的蒸馏水来配置溶液。可是，如果温度恢复到室温，一段时间内氧气又会重新溶解进来，而等到真正在课堂上做演示实验的时候可能仍然会有氧气的干扰。所以，本实验提出一个设想，NaOH的热稳定性较好，可不可以颠倒一下顺序，在演示实验的时候直接加热装有NaOH溶液的试管呢？如果可行的话，这种方式是最快捷的方法，其效率要远比通氢气更高，也防止了氧气重新溶解，而且试管上部的空气也会因为升温而往外逸出。

至于亚铁盐溶液，本实验选择用FeSO4晶体粉末和煮沸后的蒸馏水直接配制。为了防止部分Fe2+被氧化，在配制好之后加入一些还原性铁粉。

四、 操作过程及实验步骤

（一） 实验药品和仪器

50mL1mol/L新制FeSO4溶液；50mL2mol/LNaOH溶液；铁粉；小试管2支（配套橡胶塞）；试管夹；试管架；酒精灯；小药匙；秒表；2.5mL注射器2支。

（二） 实验步骤

①用注射器取出1mLNaOH溶液，注入小试管中。 ②预热试管并加热至溶液沸腾约10秒，立刻塞紧橡胶塞。 ③再用注射器吸取1mLFeSO4溶液，穿透过橡胶塞一次性注入加热后的NaOH溶液试管中。（见下图表）④计时，观察实验现象。

五、 实验反思

通过实验我们发现，白色的Fe（OH）2沉淀能够持续大概2秒左右，主要的原因可能是在短时间内氧气并没有完全除尽。虽然时间较短，但是已经足够学生观察到白色的现象，也可以更好的说明Fe（OH）2极易被氧化的性质。经过3分钟的等待，我们可以很好的观察到不同阶段的颜色变化。在第3分钟，浊液的上层沉淀已经少量地转化为红褐色，有力证明了Fe（OH）2被氧化成Fe（OH）3。

此外，按照上述的步骤，我们同时进行了定量的实验分析，在保证NaOH用量不变的前提下，分别取用了0.5mL和1.5mLFeSO4。实验结果显示，恰好反应和亚铁盐过量的实验现象相似，白色沉淀相对更明显并且变色的速度较慢，均好于碱过量的情况，这也和前人得出的结论一致。

综上所述，本改进实验达到了当初的设想，可以有效地应用在中学的实验教学中。为了取得最佳的实验效果，在用量上，教师应该尽可能保证碱完全反应。

參考文献：

[1]胡巧北.氢氧化亚铁制备的实验改进[J].化学教育，1997（8）：35.

作者简介：

傅援贺，辽宁省鞍山市，鞍山市第一中学。