安徽省黃山市教育科學(xué)研究院(245000) 程素芳

1 問題的提出

氫氧化亞鐵制備是人教版新教材高中化學(xué)必修1中的實(shí)驗(yàn)，往盛有少量FeSO4溶液的試管中滴入NaOH溶液,通常只看到有大量淺綠色沉淀生成，在很長(zhǎng)一段時(shí)間后看到試管中淺綠色懸濁液上方液面交界處有一圈紅褐色，原因是白色的Fe(OH)2會(huì)被溶解在溶液中的氧氣氧化。那么，在實(shí)驗(yàn)室里，如何得到Fe(OH)2呢？本文基于微型化實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)為出發(fā)點(diǎn)，從裝置選擇和試劑選用兩個(gè)角度對(duì)氫氧化亞鐵制備實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)觀察到白色Fe(OH)2沉淀。

2 實(shí)驗(yàn)用品

5 mL真空采血管(真空采血管是醫(yī)療器械中一種用來(lái)采血的簡(jiǎn)易裝置，有9個(gè)種類，根據(jù)蓋子的不同顏色來(lái)進(jìn)行區(qū)分。從外觀上看，是一個(gè)具有真空特性的小容量試管。)、5 mL針筒注射器、1 mol/L的NaOH、1 mol/L Na2SO3混合液、還原性鐵粉、0.5 mol/L H2SO4。

3 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

3.1 教材實(shí)驗(yàn)分析

“往硫酸亞鐵溶液中滴入氫氧化鈉”無(wú)法觀察到白色絮狀沉淀。原因可能有：

(1)反應(yīng)物硫酸亞鐵溶液長(zhǎng)時(shí)間放置易被氧氣氧化；

(2)反應(yīng)物氫氧化鈉溶液中的溶解氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響；

(3)實(shí)驗(yàn)操作過程中接觸的空氣能將氫氧化亞鐵氧化。

3.2 改進(jìn)與創(chuàng)新

(1)用還原性鐵粉和稀硫酸在采血管中反應(yīng)制備硫酸亞鐵溶液，在采血管蓋子上插入采血針，利用生成的氫氣將溶液中溶解的氧氣趕走，降低溶液中溶解氧的含量，防止硫酸亞鐵被氧化。

(2)配制等濃度的亞硫酸鈉和氫氧化鈉混合液代替氫氧化鈉溶液，通過亞硫酸鈉的還原性降低氫氧化鈉溶液在保存和操作過程中溶解氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的影響。

(3)使用真空采血管代替試管，利用其封閉性、透明性，可以在真空環(huán)境中制備氫氧化亞鐵，防止操作過程中混入的氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生影響，還便于氫氧化亞鐵顏色的觀察。

(4)改變“往盛有FeSO4溶液的試管中滴入NaOH溶液”操作為“往盛有NaOH溶液的試管中滴入新制備FeSO4溶液”，降低氫氧化亞鐵沉淀吸附溶液中過量的呈淺綠色的亞鐵離子對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。

4 實(shí)驗(yàn)操作步驟

4.1 硫酸亞鐵溶液制備

在真空采血管中加入少許鐵粉，再加入約4 mL的稀硫酸，蓋緊管塞，插入采血針排氣,如圖1所示。其優(yōu)點(diǎn)在于真空管容積小，有利于實(shí)驗(yàn)的微型化處理，且其密封性強(qiáng)，利于硫酸亞鐵的保存和使用。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置

4.2 氫氧化亞鐵制備

用針筒注射器先吸取約4 mL氫氧化鈉和亞硫酸鈉混合溶液注入真空采血管中,再用另一只針筒注射器吸取約1 mL硫酸亞鐵溶液注入真空采血管中，兩者反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，實(shí)驗(yàn)效果如圖2所示。其優(yōu)點(diǎn)在于真空采血管能有效隔絕空氣中的氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，配合針筒注射器取液，操作簡(jiǎn)單，方便學(xué)生在課堂上傳遞，觀察產(chǎn)物顏色、狀態(tài)。

圖2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

4.3 氫氧化亞鐵在空氣中的一系列顏色變化

通過拔除真空采血管上端的橡皮塞，讓溶液直接接觸空氣，可進(jìn)一步讓學(xué)生觀察氫氧化亞鐵在空氣中的一系列顏色變化，白色絮狀沉淀變成灰綠色，最后變成紅褐色沉淀，如圖3所示。該步操作有利學(xué)生對(duì)氫氧化亞鐵易氧化化學(xué)性質(zhì)的構(gòu)建與思考。

圖3 顏色變化

5 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)

(1)整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)短，氫氧化亞鐵保存長(zhǎng)久，現(xiàn)象明顯，非常適合課堂實(shí)驗(yàn)。

(2)真空管、采血針和針筒注射器的引入，增加了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的生活化和趣味化，使學(xué)生更為直觀地感受到了化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。

(3)使用后的真空采血管可以配合針筒注射器的抽氣操作，使裝置得到反復(fù)利用，符合綠色環(huán)保理念。