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氢氧化亚铁的五种制备方案(原创)

2007-03-25 21:38阅读:
氢氧化亚铁的五种制备方案
高二化学教材中提到的氢氧化亚铁的制备方法是用新制的硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液反应制得。虽然硫酸亚铁是新制的,但是由于溶液中还是或多或少溶解有氧气,而且反应体系是一个开放体系,与外界存在着物质与能量的交换,空气中的氧气会不断溶解到溶液中,新生成的氢氧化亚铁会很快氧化成氢氧化铁,这样就很难观察到白色的氢氧化亚铁沉淀,只能看到灰绿色物质产生。要制得白色的氢氧化亚铁沉淀,并使之能长时间保持白色沉淀的状态,关键在于尽可能减少或除去溶液中存在的氧化性物质,并隔绝体系与空气的接触。
方案一
一、实验用品
还原铁粉、稀硫酸(1∶5)、氢氧化钠固体、酒精灯、烧杯、试管等。
二、实验步骤及实验现象
在试管里加入适量的还原铁粉,再加入刚煮沸过并经冷却的6ml稀硫酸(1∶5),微微加热,待反应2~3分钟后,投入1~2粒氢氧化钠固体,随着氢氧化钠的溶解,便能观察到白色沉淀的生成。此时,因还原铁粉和稀硫酸在继续反应,放出的氢气阻断了空气与溶液面的接触,延缓了氢氧化亚铁的氧化,因此,白色氢氧化亚铁能维持较长时间而不改变颜色。轻轻振荡试管,氢氧化亚铁则溶解在过量的硫酸中。再投入1~2粒氢氧化钠固体,白色氢氧化亚铁沉淀又会重复出现。
方案二
一、实验用品
细铁钉数枚、稀盐酸、稀硫酸(1∶5)、硫酸亚铁晶体、钠、小试管、带玻璃管的单孔橡皮塞、镊子、滤纸等。
二、实验步骤
1、课前准备:用稀盐酸将数枚铁钉洗净,在小试管中加入一小药匙硫酸亚铁晶体,并将洗净的铁钉放入试管底部,再向试管中加入稀硫酸(1∶5)约2mL,塞上带有玻璃管的单孔橡皮塞,置于试管架上。
2、约20分钟,试管内铁钉上不再冒气泡(说明硫酸已基本反应完),取一小粒钠块,用滤纸吸干表面的煤油,从单孔橡皮塞的玻璃管加入(可用细铁丝顶入)。
3、观察试管中产生的现象,稍后,取下橡皮塞,轻轻振荡试管,观察试管内的变化。
三、实验说明
1、反应所用的试管应用小试管,这样易于将其中的空气赶尽。
2、试管中加入硫酸亚铁晶体的目的是为了增大溶液中Fe2+的浓度。
3、铁钉的存在可有效阻止F
e2+被氧化。
4、硫酸不能太多,否则会消耗氢氧化钠,也不能太稀(用1∶5的硫酸为宜),否则氢气会太慢,不利于空气的排出。
方案三
  一、实验用品
硫酸钠溶液、稀盐酸、蒸馏水、铁电极(两支)导线、低压电源、试管(25mm×100mm)、铁架台、三孔橡皮塞等。
二、实验装置(如图)
  三、实验原理
用铁作电极,硫酸钠溶液作电解液,电极反应式为:  
阴极:2H2O + 2e- === H2↑ + 2OH
阳极:Fe - 2e- === Fe2+
阴极附近产生的OH与阳极溶解产生的Fe2+结合生成Fe(OH)2
Fe2+ + 2OH === Fe(OH)2
由于阴极产生的氢气是还原性气体并且阻止了空气中的氧气进入溶液,所以,可以较长时间地保留氢氧化亚铁白色沉淀。
  四、实验步骤
  1.取硫酸钠溶液30mL,加热煮沸除去溶液中溶解的氧气。
  2.将两铁电极浸入稀盐酸中,除去电极表面的氧化层,然后用蒸馏水冲洗干净。
  3.按如图所示装置接通直流电源,将电压调至4~6V。
五、实验现象:
通电后即看到阴极有大量气体产生,同时溶液中出现大量白色沉淀。
方案四
一、实验用品
试管2只、试管夹、酒精灯、固体氢氧化钠、新配制的硫酸亚铁溶液、蒸馏水等。
二、操作步骤
先用药匙取一粒氢氧化钠固体,送入试管底部,然后向试管中加入约2ml蒸馏水,加热试管,观察现象(此实验用作对比)。另取一只试管,向其中加入一粒氢氧化钠固体,然后向试管加入约2ml新配制的硫酸亚铁溶液,用试管夹夹好,置于酒精灯火焰上,对着有氢氧化钠固体的部位加热(注意不能使液体剧烈沸腾),使沉淀自下而上慢慢增多,观察下部沉淀的颜色。
三、实验现象
在上述第一只试管中,除氢氧化钠逐渐溶解外,无其他明显现象。在第二只试管中,加热时氢氧化钠固体表面“喷出”白色不溶于水的物质,不久变成灰绿色。继续小心加热后,沉淀自下而上逐渐增多。在上层灰绿色沉淀的下部产生大量白色沉淀,且保留较长时间。
四、实验说明
1、作对比实验可防止学生误认为生成的白色固体是由于氢氧化钠在水中扩散造成的。
2、加热可突破氢氧化钠固体表面的包裹,使反应继续进行。沉淀自下而上逐渐增多,使上层白色沉淀与水中溶解的氧气反应转化为灰绿色胶状物,而达到保护下层白色氢氧化亚铁沉淀的目的。
3、本实验使用仪器少,操作简单,全过程只需几分钟,且现象明显。
方案五
一、实验装置及药品(如下图所示)
二、实验步骤及实验现象
1、按如图所示连接装置并固定在铁架台上,将活塞(或止水夹)打开。
2、在试管A中加入适量的还原铁粉和稀硫酸,在B试管中先加入约2ml的氢氧化钠溶液,再加入约1ml的植物油。可以观察到A、B两试管中均有气泡产生,A中溶液呈现浅绿色。
3、反应一段时间后,关闭活塞(或止水夹),可以观察到A中液体沿导管慢慢进入到试管B中,B中不断产生白色的氢氧化亚铁沉淀。此沉淀可保持很长时间不变色。
1.还原铁粉+稀硫酸
2.纱布
3.氢氧化钠溶液
4.植物油


参考文献
1宣文权等.氢氧化亚铁制备实验的
改进.化学教学,2002(4)
2周红杰等.氢氧化亚铁制备实验的
探究.化学教学,2003(6)

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