在濾紙上還原Fe³⁺離子實驗的再探究

摘要：針對在濾紙上還原Fe3+離子的實驗結(jié)論存在爭議的情況，進行了實驗探究和相關的理論分析。采用XRD方法對該反應產(chǎn)物進行了驗證，結(jié)果表明，在一般實驗條件（敞開系統(tǒng)）下，纖維素并不能將Fe3+還原為單質(zhì)鐵，而是主要還原為Fe3O4，同時有少量Fe2O3生成。

關鍵詞：在濾紙上還原Fe3+離子；實驗探究；化學實驗教學

文章編號：1005–6629（2013）12–0070–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 實驗與探究

實驗1 重復“點紙成金”一文中的實驗。

（1）用氯化鐵溶液（7%）將5張相同濾紙（雙圈牌定量濾紙，型號202，φ7cm，灰率0.01%）潤濕，用酒精燈烘干后再點燃濾紙。可見蘸有氯化鐵溶液的濾紙不像普通濾紙那樣可以燃燒殆盡，而是很快變黑，邊緣處有紅熱現(xiàn)象，當反應結(jié)束后得到一種黑褐色產(chǎn)物。

（2）用磁鐵吸引黑褐色產(chǎn)物，大量黑褐色產(chǎn)物隨磁鐵的移動而移動。

結(jié)論：以上現(xiàn)象與“點紙成金”一文描述相似。

實驗2 將黑褐色產(chǎn)物研成粉末狀并分為四份，標號甲、乙、丙、丁。

（1）向甲中加入少量（約5 mL）的蒸餾水，并用玻璃棒攪拌，以趕走其中的氣泡，靜置后用膠頭滴管沿著試管壁緩緩注入濃鹽酸——讓溶液的酸度逐漸增大，發(fā)現(xiàn)黑褐色粉末在熱的酸溶液中部分溶解，溶液顯黃綠色，上層漂浮少量黑色物質(zhì)，自始至終未發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出。

（2）將乙中黑褐色粉末放入2 mL CuSO4溶液中，振蕩，靜置觀察。沒有發(fā)現(xiàn)紅色的銅被置換出來，溶液的顏色沒有明顯變化。靜置5天后再觀察，仍然如此。過濾該溶液，得到黑褐色的物質(zhì)，用磁鐵吸引仍然有被吸引的現(xiàn)象。

（3）將丙中黑褐色粉末鋪放在一條寬約1 cm，長約8～10 cm的紙槽內(nèi)（粉末不斷續(xù)），當點燃紙條的一端，粉末會被明火引燃，由始端燒至末端后，會發(fā)現(xiàn)黑褐色粉末變成紅棕色物質(zhì)[4]。

結(jié)論：由實驗（1）未發(fā)現(xiàn)氣泡（H2）逸出，實驗（2）不能與CuSO4發(fā)生置換反應，可初步判斷黑褐色產(chǎn)物中不含有單質(zhì)鐵；點燃該黑褐色產(chǎn)物，有紅棕色物質(zhì)生成。

3 XRD方法驗證分析

由于在本實驗條件下，產(chǎn)物的量不是很多，在探究過程中肉眼觀察現(xiàn)象也會產(chǎn)生一定誤差，使得結(jié)論不可靠。鑒于此，筆者擬用X射線衍射法對實驗1產(chǎn)物進行分析，確定其物質(zhì)組成。筆者采用Rigaku公司生產(chǎn)的X射線粉末衍射儀對實驗1產(chǎn)物（即實驗2中的?。┲谱髯V圖，并進行圖譜比對分析。所得圖譜如圖1、2、3所示：

4 結(jié)論

綜上所述，筆者的結(jié)論是：“點紙”不一定能“成金”，并且此“金”非彼“金”。“點紙成金”一文所述實驗條件（敞開系統(tǒng)）下，纖維素并不能將+3價Fe還原為單質(zhì)鐵，而是主要還原為Fe3O4，同時有少量Fe2O3生成。因此，在應用該實驗開展探究性教學時，不能簡單地依據(jù)產(chǎn)物能被磁鐵吸引，即武斷地判定產(chǎn)物是鐵。即使學生所學知識尚不能解釋這些問題，但教師在引導學生開展探究時還是要將“科學性”放在第一位。在開展探究性教學時，不一定都要追求獲得確定的結(jié)論，完全可以留出疑問，激發(fā)學生去思考，引導他們開展進一步的探索活動。

參考文獻：

[1]李平，楊菲.“點紙成金”——在濾紙上還原Fe3+離子的實驗設計[J].中學化學教學參考，2010，（5）：46.

[2]潘偉，盛超.關于“在濾紙上還原Fe3+離子的實驗設計”再認識[J].中學化學教學參考，2010，（11）：61.

[3]李平，楊菲，陶穎.關于“點紙成金”實驗產(chǎn)物中含有鐵單質(zhì)的實驗設計[J].中學化學教學參考，2011，（7）：62～63.

[4]劉懷樂.一氧化碳還原氧化鐵的實證探索與教學思考[J].化學教學，2007，（11）：13～16.

[5]朱裕貞，顧達，黑恩成.現(xiàn)代基礎化學（下篇）[M].北京：化學工業(yè)出版社，1998：647～649.

[6]莊曉松.碳還原氧化鐵的最佳實驗條件探究[J].教學儀器與實驗，2011，（12）：20～21.