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探究氢氧化亚铁制备实验的创新设计

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摘要:氢氧化亚铁的制备是高中化学众多实验中一个。教材中设计的实验过程因为没有过多考虑氢氧化亚铁还原性,因此在实际操作中观察不到白色絮状沉淀。如果按照课本进行实验,观察不到氢氧化亚铁的生成。为了看到氢氧化亚铁“本来面目”,达到学习化学的目的———认识物质。高中教材中的许多实验需要引导学生改装和创新,有意识地培养学生积极动手动脑能力和创新意识,激发学生自发探究和认识自然的潜能。本实验在教材的基础上进行了改进优化,放在第二课堂或学生兴趣实验上,是挺不错的。本文从实验室和日常生活中常见的仪器出发,如注射器、试管、烧杯等。紧抓反应原理,设计了几种制备氢氧化亚铁的新方法,力图展现创新实验的魅力。

关键词:氢氧化亚铁;制备;创新;设计

人教版高中化学《必修一》中有一个重要的实验———氢氧化亚铁的制备。实验步骤:在1只试管里加入2mLFeCl2溶液,然后滴入几滴NaOH溶液。实验结果没有看到氢氧化亚铁的白色沉淀,而展现在同学们面前的是灰绿色,最后变成红褐色的沉淀。如果对本实验不改进给我们认识物质带来极大的不便。要制备并长时间看到氢氧化亚铁沉淀,本实验需要创新设计。设计实验方案必须依据实验原理和物质的性质。氢氧化亚铁的制备原理:FeCl2+2NaOH2NaCl+Fe(OH)2↓。氢氧化亚铁中存在+2价的铁,因此具有较强的还原性。而空气中存在氧化性物质———氧气,在实验过程中最好隔离空气。所以,本实验成功的关键有两点:1.溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质;2.制备过程中,保证生成的氢氧化亚铁在密闭的隔绝空气的体系中。依据以上原理和性质,制备氢氧化亚铁可以采用以下的创新设计:

一、加隔离层法

1.实验用品仪器试管1支、长胶头滴管1支、酒精灯1个、玻璃棒1个药品氢氧化钠、硫酸亚铁、苯或煤油、蒸馏水

2.实验步骤

(1)取用沸腾的蒸馏水新配制的1.0mol/L的溶液2mL于试管中,立即加入苯或煤油1mL,防止被空气氧化。(2)用长胶头滴管汲取已经煮沸的NaOH溶液深入FeSO4溶液下层滴加,注意不要破坏苯层,可以观察到氢氧化亚铁的白色沉淀生成。

3.实验特点:

操作简单,现象明显,可以较长时间看到,这种方法便于在课堂上做演示实验。

二、保护气法

1.实验用品仪器具支试管2支、小试管1支、玻璃导管、橡胶塞、止水夹药品、稀H2SO4、NaOH溶液、铁丝

2.实验装置:

3.实验原理:

打开止水夹,铁与硫酸反应产生的氢气排尽试管I和试管Ⅱ中的空气,得到无氧环境;关闭止水夹,试管I中产生的氢气使得气压增大,将试管I中生成的硫酸亚铁溶液压入试管Ⅱ,氢氧化钠溶液和硫酸亚铁溶液接触反应生成氢氧化亚铁的白色絮状沉淀。

4.实验步骤:

(1)将图一中的试管固定在铁架台上,检查气密性后,打开止水夹。先往试管Ⅱ里加入煮沸的氢氧化钠溶液,再往试管I里加入铁和稀硫酸,加入的两种溶液均要没过长导管,然后迅速塞紧橡胶塞。(2)在试管Ⅱ的玻璃管出口用小试管收集氢气,口朝下移近火焰点燃,如果听到“噗噗”的声音,说明空气已排尽,然后夹紧止水夹。(3)试管Ⅰ中生成的FeSO4溶液被排不出的氢气压到试管Ⅱ,制得白色沉淀。由于试管I和试管Ⅱ中有氢气作为保护气,可以防止空气中的氧气氧化Fe(OH)2,Fe(OH)2可以长时间存在。

5.实验特点:

实验较简单,易操作,安全可靠。由于氢气作为保护气,可以很好地防止Fe(OH)2被氧化,能保存很长时间。本实验适合课堂演示,或课后学生兴趣实验。

三、电解法

1.实验用品仪器

直流电源,导线,铁棒,石墨,大烧杯药品新制氢氧化钠溶液,稀盐酸,蒸馏水,苯

2.实验装置:

3.实验原理:

a为铁电极,b为石墨电极。d中为氢氧化钠溶液,c为苯层。接通电源后,a极电极反应式:Fe-2e-Fe2+;b极电极反应式:2H2O+2e-H2+2OH-。阳极(a)处产生的Fe2+与阴极(b)处产生的OH-在移动过程中反应生成氢氧化亚铁白色絮状沉淀。由于存在隔离层,可以防止被氧气氧化。

4.实验步骤:

(1)利用加热煮沸的方法除去大烧杯中NaOH溶液中溶解的氧气(2)再往试管中NaOH溶液的上层加入一定量的有机溶剂苯(3)将铁电极放入盐酸中浸泡一下,除去表面的氧化层,再用蒸馏水冲干净,插入NaOH溶液中,连接电源,长时间通电。过一会儿就会看到白色的沉淀出现,并保持很长时间。

5.实验特点:

比较麻烦,但效果很好。适合第二课堂,用以激发学生兴趣。

6.类似装置:

除了以上几种方法外,还可以用铁和硫酸反应制备硫酸亚铁和氢气,当空气排进后,溶液中加一小块金属钠,用产生的氢氧化钠与硫酸亚铁制备氢氧化亚铁。也可以用注射器吸掉空气,让两种原料在注射器中反应。

总之,化学是一门以实验为基础的学科,在化学实验教学中,增强实验的趣味性能够保证学生的学习效果和对于知识的熟练掌握。在化学实验中要尽量避免照本宣科,或过分强调实验的规范性和标准性,应对演示实验、探究实验和趣味实验适当改进创新,开展创新的第二课堂,将知识性和趣味性融合在一起,能够对教学实验有着很好的促进作用,对于增强学生的兴趣,提高课堂效率也有推动作用。

作者:李曙兰

探究氢氧化亚铁制备实验的创新设计责任编辑:张雨    阅读:人次