氢氧化亚铁制备实验改进的文献综述

李艳兰，孙晓春，付海兰

(1.剑川县民族中学，云南 大理 671300；2.云南师范大学化学化工学院，云南 昆明 650000)

1 问题的提出

化学是一门以实验为基础的探究型学科，可以使学生直观看到物质变化过程中的现象，在体会化学美的同时获得知识学习的事实性证据。教师在实际教学中一般采用演示实验法。能否让学生有足够的时间观察，能否让学生观察到明显的现象，将直接影响教学的效果。比如，氢氧化亚铁的制备。按照普通高中教材人教版化学必修第一册第三章第一节【实验3-1】(如图1)[1]，用长胶头吸管吸取一定量的NaOH溶液，深入盛有FeSO4溶液的试管底部，并滴入NaOH溶液来制备Fe(OH)2。生成的白色Fe(OH)2沉淀通常会迅速变为灰绿色，一段时间就被氧化为红褐色的Fe(OH)3沉淀，白色沉淀只存在时间5～30 s，不能长时间观察Fe(OH)2的颜色的变化。为明了目前已有的改进研究，本文以“中国知网”数据库为数据来源，以“氢氧化亚铁制备实验改进”为关键词，将检索时间选定为2009—2021年，对比分析《化学教育》《化学教学》《中学化学教学参考》《实验教学与仪器》《广州化工》《中小学实验与装备》六个期刊中相关的文献，并进行了筛选整理。

图1 氢氧化亚铁制备教材中的实验

2 相关氢氧化亚铁制备实验的改进

查阅了30多篇的文献，总体改进措施为：①加有机物进行液封；②煮沸溶剂赶走溶解氧；③使用长滴管并将滴管伸入液面以下，避免亚铁离子与氧气接触；④加人铁粉防氧化，或将被氧化的Fe3+还原为Fe2+；⑤改变反应原理，制得反应物或生成物的同时赶走氧气，创造无氧环境。目前的改进多采用融合多种思路进行优选的方式，以达到最佳的除氧化性氧元素的效果，延长白色沉淀的存在时间。

2.1 用硫酸亚铁和氢氧化钠制备氢氧化亚铁的原理及装置改进

聂素云[2]的实验改进装置如图2，邢泰宇[3]的实验改进装置如图3。其方法是：先用还原铁粉与10～ 15 mL 2 mol/L H2SO4反应制备硫酸亚铁，同时产生氢气，可以赶走溶解氧。氢氧化钠是通过煮沸除氧。本实验产生的氢气，可以创造无氧环境，棉花上方为现配的硫酸亚铁溶液，滴加经处理后的氢氧化钠溶液，10多分钟便可观察到白色的Fe(OH)2沉淀，可操作性强、现象明显，易观察，不仅可以用于教师演示实验，也可以作为学生的动手实验。

① Fe粉与H2SO4溶液混合;②向试管内塞入棉花; ③向FeSO4溶液中快速加NaOH溶液

王玉珍[5]的实验改进装置如图5。开启磁力搅拌器即可看到产生大量的氢氧化亚铁白色沉淀，白色沉淀可持续 40 min。该实验中加入铁丝，既作为还原剂，又作为磁力搅拌器的磁子。磁力搅拌器的使用，避免由于Fe2+浓度局部过高而加快被氧化的速度。此方法虽精度高、快速高效，但对设备要求较高，现阶段许多中学还没有相关设施，特别是在部分偏远地区，故其普适性不高。

图3 氢氧化亚铁制备实验改进2

①吸水排氧;②吸取碱液;③吸取FeSO4溶液;④观察图4 氢氧化亚铁制备实验改进3

赵云[6]通过利用钠和水的反应来制备NaOH，产生的氢气可以除去溶剂中的溶解氧来创造无氧环境。运用实验装置为图6进行实验，可以在试管中形成多条较长时间内不变色稳定的白色絮状沉淀，打开橡胶塞，稍稍摇晃具支试管，白色沉淀顷刻间逐渐变成灰绿色，最终变成红褐色沉淀。

2.2 用硫酸亚铁和氨气制备氢氧化亚铁的实验原理及装置改进

郭军民[7]在新制硫酸亚铁中通入氨气，如图7所示。

图6 氢氧化亚铁制备实验改进5

图7 氢氧化亚铁制备改进6

新配制硫酸亚铁溶液，并滴入几滴食用油，形成油膜，以防溶解氧气；在另一只试管中装入足量的氯化铵和氢氧化钙的固体混合物，塞上具支试管的橡胶塞保证气密性号，将试管向下倾斜一定的角度固定在铁架台上，预热并加热致使试管中产生气体能均匀的有气泡冒出时，将气体导入硫酸亚铁溶液中。当有较多白色沉淀时，取下小试管，用蘸有稀硫酸的棉花放在导气管口，以防氨气污染环境。运用图8装置进行实验，能使产生的白色氢氧化亚铁的絮状沉淀在较长时间内不变色，接下来还可以在其中加入过氧化氢观察其变色过程，同时验证氢氧化亚铁的还原性。此实验将产生的氨气溶于水制备氨水溶液代替碱溶液，有效消减了溶解氧对实验效果的干扰。

图8 氢氧化亚铁制备改进7

图9 氢氧化亚铁制备改进8

2.3 用硫酸亚铁和碳酸氢钠制备氢氧化亚铁的实验原理及装置改进

图10 氢氧化亚铁制备实验改进9

图11 氢氧化亚铁制备实验改进10

图12 氢氧化亚铁制备实验改进11

3 总结

本文分析和总结出各个实验改进方案，发现改进氢氧化亚铁的实验主要从配置和选择药品、优化实验装置两个角度进行。对实验内容进行整合并加以拓展，促使学生通过氢氧化亚铁的制备实验，主动构建氢氧化亚铁的制备和性质知识框架、触类旁通的能力。氢氧化亚铁由于Fe2+极不稳定，易被实验环境中具有氧化性的氧元素影响，在实验室制备过程中常常需要绞尽脑汁最低程度的减少具有氧化性的氧气对实验现象的影响。以上方法均能立竿见影的减少氧化性物质氧气的影响，可制得长时间停留在白色的氢氧化亚铁絮状沉淀，实验效果明显。其中，简便可行、便于演示的实验装置如图2、图8、图9所示。以上经改进后的实验装置不仅激发了学生的学习动机，也将加深学生对该部分知识的理解和认识。相信在以上实验的基础上，未来会有更加完善的实验方案。