賈佩霖 張丹丹 趙麗娜

(吉林省四平市吉林師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院 136000)

氫氧化亞鐵的制備實(shí)驗(yàn)是學(xué)生在高中必修階段學(xué)習(xí)鐵及其化合物時(shí)教材安排的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的沉淀顏色變化，即由白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到鐵的氫氧化物的性質(zhì)和Fe2+與Fe3+的之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，構(gòu)建認(rèn)知模型.但是，依據(jù)教材中的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，并不會(huì)得到白色的氫氧化亞鐵沉淀，而是直接生成絮狀灰綠色沉淀.針對(duì)教材實(shí)驗(yàn)所出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,本文分別通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和理論分析的方式對(duì)氫氧化亞鐵制備中產(chǎn)生的灰綠色物質(zhì)進(jìn)行了探究.

1 氫氧化亞鐵制備實(shí)驗(yàn)的教學(xué)地位及教學(xué)情況分析

鐵及其化合物是高中化學(xué)必修階段元素化學(xué)部分的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過(guò)鐵及其化合物的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅要掌握單質(zhì)鐵、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物和不同價(jià)態(tài)鐵離子的鹽等知識(shí)內(nèi)容，同時(shí)在學(xué)習(xí)過(guò)程中復(fù)習(xí)與應(yīng)用氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)等基本化學(xué)原理.在講授鐵的氫氧化物的性質(zhì)時(shí)，教材中指出：在嚴(yán)格無(wú)氧的條件下，F(xiàn)e2+與OH-反應(yīng)生成Fe(OH)2，如果反應(yīng)體系中有O2，則Fe(OH)2會(huì)被氧化生成Fe(OH)3.為了讓學(xué)生掌握這一知識(shí)，強(qiáng)化對(duì)Fe2+還原性的認(rèn)識(shí)，教材設(shè)置了氫氧化亞鐵制備實(shí)驗(yàn).以人教版化學(xué)必修第一冊(cè)實(shí)驗(yàn)3-1為例，在試管中加入少量的FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液，觀察現(xiàn)象.理論上來(lái)說(shuō)，當(dāng)NaOH溶液加入后會(huì)先生成白色絮狀沉淀，之后迅速變成灰綠色，最后有紅褐色沉淀生成.但長(zhǎng)期以來(lái)，無(wú)論是學(xué)生還是教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，按照教材所寫(xiě)的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得不到白色的氫氧化亞鐵，而是直接生成灰綠色產(chǎn)物.為此，不少教師圍繞這一問(wèn)題進(jìn)行研究.本文從實(shí)驗(yàn)中制取的灰綠色沉淀入手，用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)灰綠色沉淀中所含有的離子進(jìn)行檢驗(yàn)，再?gòu)睦碚撋戏治隽嘶揖G色沉淀可能的結(jié)構(gòu).

2 氫氧化亞鐵中灰綠色物質(zhì)的制備與檢驗(yàn)

2.1 氫氧化亞鐵中灰綠色物質(zhì)的制備

2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

1 mol/L FeSO4溶液、5 mol/L NaOH溶液、試管、膠頭滴管

2.1.2 實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象

在試管中先加入5 mol/L NaOH溶液5mL，用膠頭滴管吸取3mL 1 mol/L FeSO4溶液，將膠頭滴管深入至試管液面下方，硫酸亞鐵被擠入氫氧化鈉溶液內(nèi)，在加入后會(huì)發(fā)現(xiàn)試管中有灰綠色的絮狀沉淀生成.發(fā)生了反應(yīng)：

2.2 氫氧化亞鐵中灰綠色物質(zhì)的檢驗(yàn)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)猜想

2.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器

酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、稀H2SO4、BaCl2溶液、稀HCl、試管、膠頭滴管

2.2.3 實(shí)驗(yàn)流程

根據(jù)實(shí)驗(yàn)猜想和實(shí)驗(yàn)藥品與儀器的選擇，設(shè)計(jì)了如圖1所示的檢驗(yàn)流程.

圖1

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和反應(yīng)的離子方程式見(jiàn)表1.

表1

實(shí)驗(yàn)制取的灰綠色物質(zhì)和離子檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的圖片如圖2所示.

圖2

3 氫氧化亞鐵中灰綠色物質(zhì)的分析

在查閱大量關(guān)于鐵氧化物的文獻(xiàn)后可知，在制備氫氧化亞鐵過(guò)程中產(chǎn)生的灰綠色物質(zhì)可能是“綠銹”(Green Rust，GR)，因其呈現(xiàn)墨綠色而得名.本文將從綠銹的組成、結(jié)構(gòu)出發(fā)解釋沉淀呈現(xiàn)灰綠色的原因.

3.1 綠銹的組成

3.2 綠銹的結(jié)構(gòu)

圖3

3.3 實(shí)驗(yàn)中綠銹產(chǎn)生的原因分析