硫酸亞鐵溶液的保存探究

徐路遙

摘要：中學化學教材及習題中出現的硫酸亞鐵溶液的保存方法，在加稀硫酸或加還原鐵粉，或是二者均加的問題上，出現不一致的結論。通過實驗驗證，在不加稀硫酸的條件下，還原鐵粉不能將鐵離子還原成亞鐵離子。因此在保存過程中需同時加還原鐵粉和稀硫酸，且通過稀硫酸直接和還原鐵粉反應得到硫酸亞鐵溶液的方式，保存的時間更長。

關鍵詞：硫酸亞鐵；保存；稀硫酸；還原鐵粉

文章編號：1008-0546（2016）08-0093-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.08.031

亞鐵離子的性質是高中化學教學中的重要內容。其中性質之一為在硫酸亞鐵溶液中滴加KSCN溶液，硫酸亞鐵溶液不變顏色，說明亞鐵離子不能與KSCN作用顯血紅色。但在演示該實驗過程中，硫酸亞鐵溶液如果保存不當，只要有微量的亞鐵離子被氧化，滴加KSCN，就會顯血紅色。因此，對于如何保存硫酸亞鐵溶液，根據目前正在使用的教材的思路與相關流行試題對其中描述的保存方式，出現的爭議，本文探索同時加稀硫酸與還原鐵粉的保存方式，試圖消除溶液保存不當，致亞鐵離子微量氧化帶來的影響。

一、硫酸亞鐵溶液保存方法的爭議

硫酸亞鐵溶液的保存，應加還原鐵粉防止氧化，或加硫酸抑制氧化，或兩種試劑同時添加？根據目前所使用的教材和流行試題分析，不能得到明確答案。

1.教材中的兩種保存方法并存

（3）在化學選修4教材中，提及鹽類的水解，根據鹽類的水解原理分析，由于亞鐵容易水解，因此在保存時，應加入稀硫酸抑制其水解。

2. 流行試題中出現了不同的保存方法

從上述教材內容和試題不難看出，保存硫酸亞鐵溶液，加還原鐵粉目的是防止亞鐵離子被氧化，加稀硫酸的目的，是抑制亞鐵離子水解。抑制水解和防止氧化，需要優先考慮哪種情況，或鐵粉和稀硫酸確實均需添加？在教學工作實踐中筆者對如何解決保存硫酸亞鐵溶液所出現的問題進行深入的研究，解決了保存硫酸亞鐵溶液的問題，使在硫酸亞鐵溶液中滴加KSCN溶液，硫酸亞鐵溶液不變顏色，實驗現象明顯、成功率達95%以上。

二、硫酸亞鐵溶液保存方法的實驗探究

1. 實驗設計原理分析

Eθ（堿性）>Eθ（酸性），因此，在堿性環境中，亞鐵離子更容易被氧化[3]。

通過數據計算可以得出，矛盾主要集中在硫酸亞鐵溶液的保存，關鍵是控制溶液的酸性，還是還原鐵粉。在酸性環境中，鐵粉更易將鐵離子還原；同時，亞鐵離子不易被氧化，但鐵粉可直接與酸反應生成亞鐵鹽。我們即通過設計實驗來驗證硫酸亞鐵的保存條件。

2.實驗設計及操作

（1）實驗試劑。

Fe2SO4·7H2O晶體、2mol/L H2SO4溶液、0.1mol/L KSCN溶液，還原鐵粉

（2）實驗1：只加還原鐵粉保存。

在60mL的細口瓶中，加入硫酸亞鐵晶體和去氧水，配成約2mol/L FeSO4溶液，先滴加20滴KSCN溶液，再加入10g還原鐵粉，并塞好瓶塞，實驗結果如表1所示。

（3）實驗2：只加稀硫酸保存

在60mL的細口瓶中，加入硫酸亞鐵晶體，用稀硫酸溶解后，再加入等體積的去氧水，配成2mol/L FeSO4和1mol/L 硫酸混合溶液，搖勻后，加入20滴KSCN溶液，并塞好瓶塞，實驗結果如表2所示。

（4）實驗3：同時加稀硫酸和鐵粉保存

在60mL的細口瓶中，加入硫酸亞鐵晶體，用稀硫酸溶解后，再加入等體積的去氧水，配成2mol/L FeSO4和1mol/L 硫酸混合溶液，搖勻后，加入20滴KSCN溶液，再加入10g還原鐵粉，并塞好瓶塞，實驗結果如表2所示。

（5）實驗4：用稀硫酸與還原鐵粉反應制取硫酸亞鐵

在60mL的細口瓶中，加入稍過量的還原鐵粉與2mol/L的稀硫酸進行反應，然后滴加20滴KSCN溶液，并塞好瓶塞，實驗結果如表4所示。

三、實驗結果討論

從實驗看出，保存硫酸亞鐵溶液的關鍵，在控制溶液的酸度，在不加稀硫酸的情況下，即使加了還原鐵粉，也無法將鐵離子還原，而且還原鐵粉本身也會被氧化成氧化鐵。但如果不加還原鐵粉，又無法還原硫酸亞鐵晶體在存放過程中被氧成的鐵離子。在保存亞鐵溶液的過程中，必須同時加入稀硫酸和還原鐵粉，才能較好的防止亞鐵離子被氧化。同時，稀硫酸與鐵粉反應產生的氫氣對溶液起到攪拌作用，有利于Fe3+與還原鐵粉的充分接觸[4]，也帶走了溶液中的溶解氧氣。稀硫酸與還原鐵粉反應，達到平衡時，剩余的稀硫酸可使溶液保持一定的酸度，抑制亞鐵離子被氧化。根據實驗結果分析，直接用稀硫酸和鐵粉得到硫酸亞鐵，保存時間更長。

四、總結與思考

從實驗結果來看，必須要同時加稀硫酸和還原鐵粉，才能較好地防止硫酸亞鐵溶液被氧化。直接用稀硫酸和鐵粉得到硫酸亞鐵，保存時間更長。

在實際教學中，由于高一階段未學過水解的概念，因此題目中往往只要求加入還原鐵粉，當高二學習水解后，涉及到亞鐵離子水解問題，有些題目除了加入還原鐵粉保存外，還要求加入稀硫酸抑制亞鐵離子的水解。但在高一的教材中，硫酸亞鐵中滴加氫氧化鈉溶液后出現的一系列現象，讓同學們已經意識到了“亞鐵在堿性環境中更容易被氧化”。因此，筆者認為，在高一教學中，完全可以引入保存硫酸亞鐵除了加還原鐵粉外，尚需加入稀硫酸保存，其原因為稀硫酸可使溶液保持一定的酸性，抑制亞鐵離子的氧化，同時，生成的氫氣可帶走溶液中溶解的氧氣。

參考文獻

[1] 翟麗萍，酸度對硫酸亞鐵/硫酸亞鐵銨溶液穩定性影響[J]. 精細與專用化學品，2010，（12）：29-30

[2] 許立.硫酸亞鐵溶液的配制、存放及有關實驗[J].中學化學教學參考，1985，（1）：44-45