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名峰记事2：制备氢氧化亚铁中出现的绿色物质是什么？

2016-12-15 21:37阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1272669673

名峰记事2：制备氢氧化亚铁中
出现的绿色物质是什么？
文/鲁名峰
笔者:今天向大家抛出一个问题:制备氢氧化亚铁中出现的绿色物质是什么？关于这个问题，下列文献出现了矛盾，请大家谈谈看法。
文献1：
《中学教师化学手册》指出：“Fe(OH)2为苍绿色六方晶体或白色无定型。”
文献2：
《普通无机化学》指出：“该绿色物质是组成为或Fe(OH)2·2Fe(OH)3或Fe3(OH)8, 或Fe O·Fe2O3·4H2O的混合型氢氧化物或混合型氧化物
.”
文献3:
北师大版《无机化学》指出：“Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化,往往得不到白色的Fe(OH)2,而是变成绿色,最后成为棕红色的Fe(OH)3,其过程为: 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3”
文献4:
2003年高考理综全国卷一,第33题:用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀.
方法一:用不含Fe的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 。
（2）除去蒸馏水中氧气的常用的方法是 。
（3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。
方法二：在如图装置(请大家自行去查看图，笔者注）中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
（1）在试管I里加入的试剂是 。
（2）在试管理II里加入的试剂是 。
（3）为了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在试管理I和II中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。
（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。
参考答案：
方法一（1）稀H2SO4、铁屑，（2）煮沸（3）避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二（1）稀H2SO4、铁屑（2）NaOH溶液（3）检验试管II出口处排出的氢气的纯度。当排出氢气纯净时，再夹紧止水夹。（4）试管I中反应生成的氢气充满了试管I和试管II，且外界空气不容易进入。
此高考题中认为之所以得不到白色的氢氧化亚铁沉淀就是因为部分被氧化的原因，要制得白色纯净的氢氧化亚铁就要隔绝空气，问题就是围绕着隔绝空气来命制的。依此高考题的思想，每年都会出现不同形状不同方法制纯净白色的氢氧化亚铁沉淀的高考模拟题。
文献5：
名峰记事2：制备氢氧化亚铁中出现的绿色物质是什么？
文献6：
再探二价铁（离子）性质实验原理，李玉炫，郑婷婷，P403-P406，《全国第十二届化学实验教学创新研讨会资料汇编》，中国教育学会化学教学专业委员会，福建军省教育学会化学教学专业委员会，厦门市教育科学研究院。该文认为：“制取氢氧化亚铁不出现白色沉淀，而出现灰绿色的原因是由于氢氧化亚铁属金属氢氧化物胶体，吸附了分散系中的阳离子Fe2+所致。”
文献7：
吴文中，氢氧化亚铁变为灰绿色的理论探究，化学教学，2016，（9），61~63.该文认为Fe(OH)2沉淀物吸附反应体系中绿色的Fe2+是Fe(OH)2沉淀由白色变为灰绿色的真正原因，并对这种变化的机理进行了探讨。
文献8：
《高中化学教学疑难问题研析》（任雪明 吴文中主编，浙江教育出版社出版，2015年8月第1版）说：“制备Fe(OH)2时生成的绿色沉淀是氢氧化亚铁水合物，而不是它部分氧化的产物。”（第6页）由此得出：出现的绿色物质与氧气无关，只与亚铁离子和氢氧化钠的浓度有关，浓度越大，颜色越白。
文献9：
刘全明，灰绿色的固体是混合物吗，《当代教育》2007（5）。（博主注：2005年有幸跟刘全明先生成同事，为先生治学严谨、笔耕不辍之精神感染，于此渐渐走向思考和写作的道路，且兴趣日浓。先生今年当年近八旬，学者风骨、侠士雅风，曾为享受国务院特殊津贴专家，中年游走于体制之外，独秉教学与研究之乐趣，与怀乐先生同有英雄所好。2007年先生手捧该文送笔者阅，兴奋之情溢于言表，可惜此文在国家图书馆和知网里难以查到，遂把旧书照片发上来，以飧读者。)
名峰记事2：制备氢氧化亚铁中出现的绿色物质是什么？
名峰记事2：制备氢氧化亚铁中出现的绿色物质是什么？
名峰记事2：制备氢氧化亚铁中出现的绿色物质是什么？
 文献10：
名峰记事2：制备氢氧化亚铁中出现的绿色物质是什么？
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文献11：
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截止目前，笔者看到了以上几种解释，显然有矛盾之处，高考题及普遍使用的高考复习资料书及各地模拟题都认为不易得白色Fe(OH)2沉淀，是因为发生了反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3。
SW老师、TW老师、HD老师先后发了言。选取我认为比较另有新意的部分粘贴于后，但这个问题，显然还没有得到圆满解释。如果高考题错误，将会对现行教材中关于氢氧化亚铁制备的有关知识进行革命性改变。
部分聊天记录:
HD:我做过出现大量长久绿色的现象啊.很简单粗暴的，不知道为何推广不了的?就是用月饼里那袋双吸剂，加点盐酸,要多绿有多绿，要多久有多久。
徐志宏:就是制硫酸亚铁吗？很好制的呀.
TW:是干燥剂么?
HD:是的。
TW:是弄清楚灰绿的成分。
HD:我刚才细看了您发的图，那个创新很好。
TW:是铁粉干燥剂还是硅胶粒的。
HD:我想起来了，四年前学校让我录制一个实验短片，我做了这个，后来发现解读文件有偏差，最后好像是惠州一中一个老师代表去四川参加比赛，我的就不了了之了。很简单的，月饼里的几乎都行，一般是双吸剂。先倒进试管，加入盐酸，搅拌过滤，滤液滴加氢氧化钠，绿色就出来了，并且很持久，确实有点像胶体，但是我当时没有往那个角度想。如果想了，测试是否有丁达尔现象即可。
TW:恩，回头试一试。鲁老师他们讨论的是制取氢氧化亚铁时灰绿色物质的成分和可能的机理问题以及结合一些高考题出现的不同解释之间是否有矛盾的地方。
HD:每年高一我都是这样做的啊，关键是省钱，工业品不一定比实验室的纯度低。很便宜，或者无价，废物利用，还可以进行分组实验，超级和生活有联系。建议写进新教材。
SW:这除氧剂、铁粉--应该就是还原性铁粉，活性很强、与盐酸反应很顺利。@广东HD 你在说的是硫酸亚铁晶体制备？还是说氢氧化亚铁制备？
TW:@SW 同问@广东HD 
TW:应该是两个过程都有，先制亚铁，再沉淀 @SW 。
XF：曾经在《化学通讯》上看到一篇文章，在无氧环境中用波谱法测灰绿色氢氧化亚铁，并无三价铁离子。波谱法咱们不熟悉，但高校和研究所常用。
LJ：我赞成这个观点：亚铁离子与OH-反应，可理解为水合亚铁离子在碱性条件下的电离并聚集，想得到无水氢氧化铁，是比较困难的。
笔者对氢氧化亚铁的制备进行了实验研究，事实证明高考题没错，氢氧化亚铁沉淀的确为乳白色，露置在空气中会发生一系列变化——灰色-灰绿色-墨绿色-红褐色，与氧气有直接关系，下面是无氧状态下制备氢氧化亚铁的视频，氢氧化亚铁隔绝空气放置24小时后都没有发生变化。试管底部的灰色物质为未反应的还原铁粉，视频后部呈现的为二十四小时后的状态和颜色。笔者还做了一系列实验，不便挂出，正在做进一步研究。欢迎批评指正。

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