氢氧化亚铁制备实验的改进与创新

安徽省黄山市教育科学研究院(245000) 程素芳

1 问题的提出

氢氧化亚铁制备是人教版新教材高中化学必修1中的实验，往盛有少量FeSO4溶液的试管中滴入NaOH溶液,通常只看到有大量浅绿色沉淀生成，在很长一段时间后看到试管中浅绿色悬浊液上方液面交界处有一圈红褐色，原因是白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么，在实验室里，如何得到Fe(OH)2呢？本文基于微型化实验装置设计为出发点，从装置选择和试剂选用两个角度对氢氧化亚铁制备实验进行了改进和创新，能在较长时间内观察到白色Fe(OH)2沉淀。

2 实验用品

5 mL真空采血管(真空采血管是医疗器械中一种用来采血的简易装置，有9个种类，根据盖子的不同颜色来进行区分。从外观上看，是一个具有真空特性的小容量试管。)、5 mL针筒注射器、1 mol/L的NaOH、1 mol/L Na2SO3混合液、还原性铁粉、0.5 mol/L H2SO4。

3 实验改进

3.1 教材实验分析

“往硫酸亚铁溶液中滴入氢氧化钠”无法观察到白色絮状沉淀。原因可能有：

(1)反应物硫酸亚铁溶液长时间放置易被氧气氧化；

(2)反应物氢氧化钠溶液中的溶解氧气对实验结果有影响；

(3)实验操作过程中接触的空气能将氢氧化亚铁氧化。

3.2 改进与创新

(1)用还原性铁粉和稀硫酸在采血管中反应制备硫酸亚铁溶液，在采血管盖子上插入采血针，利用生成的氢气将溶液中溶解的氧气赶走，降低溶液中溶解氧的含量，防止硫酸亚铁被氧化。

(2)配制等浓度的亚硫酸钠和氢氧化钠混合液代替氢氧化钠溶液，通过亚硫酸钠的还原性降低氢氧化钠溶液在保存和操作过程中溶解氧气对实验产生的影响。

(3)使用真空采血管代替试管，利用其封闭性、透明性，可以在真空环境中制备氢氧化亚铁，防止操作过程中混入的氧气对实验产生影响，还便于氢氧化亚铁颜色的观察。

(4)改变“往盛有FeSO4溶液的试管中滴入NaOH溶液”操作为“往盛有NaOH溶液的试管中滴入新制备FeSO4溶液”，降低氢氧化亚铁沉淀吸附溶液中过量的呈浅绿色的亚铁离子对实验产生干扰。

4 实验操作步骤

4.1 硫酸亚铁溶液制备

在真空采血管中加入少许铁粉，再加入约4 mL的稀硫酸，盖紧管塞，插入采血针排气,如图1所示。其优点在于真空管容积小，有利于实验的微型化处理，且其密封性强，利于硫酸亚铁的保存和使用。

图1 实验装置

4.2 氢氧化亚铁制备

用针筒注射器先吸取约4 mL氢氧化钠和亚硫酸钠混合溶液注入真空采血管中,再用另一只针筒注射器吸取约1 mL硫酸亚铁溶液注入真空采血管中，两者反应生成氢氧化亚铁，实验效果如图2所示。其优点在于真空采血管能有效隔绝空气中的氧气对实验的影响，配合针筒注射器取液，操作简单，方便学生在课堂上传递，观察产物颜色、状态。

图2 实验现象

4.3 氢氧化亚铁在空气中的一系列颜色变化

通过拔除真空采血管上端的橡皮塞，让溶液直接接触空气，可进一步让学生观察氢氧化亚铁在空气中的一系列颜色变化，白色絮状沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀，如图3所示。该步操作有利学生对氢氧化亚铁易氧化化学性质的构建与思考。

图3 颜色变化

5 实验改进优点

(1)整个实验操作简单，耗时短，氢氧化亚铁保存长久，现象明显，非常适合课堂实验。

(2)真空管、采血针和针筒注射器的引入，增加了化学实验的生活化和趣味化，使学生更为直观地感受到了化学与生活的紧密联系。

(3)使用后的真空采血管可以配合针筒注射器的抽气操作，使装置得到反复利用，符合绿色环保理念。