氫氧化亞鐵制備實驗的再探究

楊曉東

摘要：氫氧化亞鐵制備過程中產生的綠色物質是水合氫氧化亞鐵或是綠銹，爭議頗多。在參閱相關文獻基礎上，將氫氧化亞鐵的制備設計在密封性能好的注射器中進行，探究綠色物質的成分以及能較長時間保存氫氧化亞鐵的制備方法。

關鍵詞：氫氧化亞鐵；綠銹；水合物；實驗探究

文章編號：1005–6629（2015）2–0056–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

氫氧化亞鐵制備實驗是高中化學中的重要演示實驗之一。為制得白色的氫氧化亞鐵，專家作了大量研究，取得很大進展。由于實驗條件難以控制，制備氫氧化亞鐵時產生的沉淀有時呈現白色，有時灰綠色，有時墨綠色。專家對綠色物質的爭議頗多，如上海虹口區魯迅中學張旭旻老師和重慶巴蜀中學的朱華英老師認為綠色物質是水合氫氧化亞鐵[1]；河北秦皇島市第一中學的李俊生老師[2]、張英鋒老師[3]，邢臺學院化學系孟哲[4]等老師則認為是綠銹。綠色物質究竟為何種物質？它是如何形成的？有沒有更好的方法制得氫氧化亞鐵，并使之長久保存？筆者利用注射器的密封性能好的優點改進氫氧化亞鐵的制備，并探究“綠色物質”的成分，尋求能較長時間保存氫氧化亞鐵的制備方法。

1 氫氧化亞鐵的制備

為防止空氣中的氧氣的干擾，同時能較長時間地保存沉淀并觀察沉淀的變化，筆者利用兩支注射器制作了如圖1所示的密封反應裝置來制備氫氧化亞鐵。

注射器A吸入反應液后用硅膠塞封口，再用注射器B將另一反應液緩慢推入到注射器A中，使兩溶液混合反應。

為保證實驗的順利進行，筆者對反應液進行了如下處理：

（1）溶液除氧處理。配制氫氧化鈉溶液和硫酸亞鐵溶液所用蒸餾水先煮沸再冷卻以除去水中的溶解氧。氫氧化鈉溶液在反應前再進行一次除氧處理。

（2）防Fe2+被氧化的處理。配制硫酸亞鐵溶液加入Vc（100mL溶液中加入半片Vc）防止Fe2+被氧化，加入稀硫酸抑制Fe2+水解。實驗前用KSCN溶液檢測無Fe3+方可實驗。

實驗一 用兩種不同的滴加方法制取氫氧化亞鐵。

方法1：在注射器A中吸入4mL 0.5 mol/L硫酸亞鐵溶液，通過注射器B緩慢推入1 mol/L氫氧化鈉溶液1mL，得沉淀a。

方法2：在注射器A中吸入4mL 1 mol/L氫氧化鈉溶液，通過注射器B緩慢推入0.5 mol/L硫酸亞鐵溶液1mL，得沉淀b。

2 兩種沉淀成分的探究

兩種方法得到的沉淀放置后的顏色變化如下表：

分析：方法1中制得的氫氧化亞鐵，在受熱情況下分解速率加快，生成的FeO歧化反應速率也加快，故顏色會較快地轉變。而方法2得到的“綠銹”相對穩定，受熱情況下不發生明顯變化。

上述實驗進一步證明：在溶解氧含量較大的環境中氫氧化亞鐵易迅速轉化為相對較穩定的“綠銹”；在溶解氧含量低的環境中氫氧化亞鐵會緩慢形成少量綠銹，同時由于氫氧化亞鐵的分解、FeO的歧化，會轉化生成鐵和四氧化三鐵。

3 氫氧化亞鐵制備的合理方法探究

上述實驗分析可以看出常規的溶液處理均無法避免氧氣對氫氧化亞鐵的影響。為進一步消除氧氣的影響，需對上述實驗方法作進一步的改進。方法如下：

（1）將方法1、方法2制得的混合液靜置。生成的氫氧化亞鐵可以除去溶液中的溶解氧，所以可以認為清液中的溶解氧為零。

（2）用針筒從混合液中抽取兩種清液。方法1得到的清液中含有較大量的硫酸亞鐵溶液，方法2得到的清液中含有較大量的氫氧化鈉溶液。

（3）將兩種清液在密封反應器中混合，可制得白色的氫氧化亞鐵，可保持半小時不變色。

利用兩種不同滴液方法制得氫氧化亞鐵的同時，獲得充分除氧的氫氧化鈉溶液和硫酸亞鐵溶液，兩者混合可得相對較長時間保持白色的氫氧化亞鐵，但由于無氧條件下氫氧化亞鐵的分解、FeO的歧化等原因，氫氧化亞鐵白色沉淀在隔絕空氣的無氧環境中依然無法長久保存。

綜上所述，制備氫氧化亞鐵所涉及的問題是很復雜的，同時由于很難將溶液中的溶解氧全部除去，現有手段又無法阻止氫氧化亞鐵的歧化，所以在實驗室中基本無法制得長久保存的白色氫氧化亞鐵。

參考文獻：

[1][5]朱華英. Fe（OH）2制備過程中出現的綠色物質究竟是什么[J].化學教育，2004，（8）：59.

[2][6][7][8][9]李俊生，胡志剛.對氫氧化亞鐵制備的幾個疑難問題的研究[J].化學教學，2011，（11）：68.

[3]張英鋒，馬子川，李順軍.也談灰綠色物質――綠銹的組成[J].化學教育，2009，（1）：71.

[4]孟哲.制備Fe（OH）2過程中出現的綠色物質[J].化學世界，2006，（7）：445.