關(guān)于氫氧化亞鐵制備實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

摘 要：氫氧化亞鐵的制備是高中化學(xué)眾多實(shí)驗(yàn)中一個(gè)。教材中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程因?yàn)闆]有過多考慮氫氧化亞鐵還原性，因此在實(shí)際操作中觀察不到白色絮狀沉淀。如果按照課本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察不到氫氧化亞鐵的生成。為了看到氫氧化亞鐵“本來面目”，達(dá)到學(xué)習(xí)化學(xué)的目的——認(rèn)識(shí)物質(zhì)。高中教材中的許多實(shí)驗(yàn)需要引導(dǎo)學(xué)生改裝和創(chuàng)新，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生積極動(dòng)手動(dòng)腦能力和創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生自發(fā)探究和認(rèn)識(shí)自然的潛能。本實(shí)驗(yàn)在教材的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化，放在第二課堂或?qū)W生興趣實(shí)驗(yàn)上，是挺不錯(cuò)的。本文從實(shí)驗(yàn)室和日常生活中常見的儀器出發(fā)，如注射器、試管、燒杯等。緊抓反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)了幾種制備氫氧化亞鐵的新方法，力圖展現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的魅力。

關(guān)鍵詞：氫氧化亞鐵；制備；創(chuàng)新；設(shè)計(jì)

人教版高中化學(xué)《必修一》中有一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)——?dú)溲趸瘉嗚F的制備。實(shí)驗(yàn)步驟：在1只試管里加入2mLFeCl2溶液，然后滴入幾滴NaOH溶液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有看到氫氧化亞鐵的白色沉淀，而展現(xiàn)在同學(xué)們面前的是灰綠色，最后變成紅褐色的沉淀。如果對(duì)本實(shí)驗(yàn)不改進(jìn)給我們認(rèn)識(shí)物質(zhì)帶來極大的不便。要制備并長時(shí)間看到氫氧化亞鐵沉淀，本實(shí)驗(yàn)需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案必須依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和物質(zhì)的性質(zhì)。

氫氧化亞鐵的制備原理：FeCl2+2NaOH2NaCl+Fe（OH）2↓。氫氧化亞鐵中存在+2價(jià)的鐵，因此具有較強(qiáng)的還原性。而空氣中存在氧化性物質(zhì)——氧氣，在實(shí)驗(yàn)過程中最好隔離空氣。所以，本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：1. 溶液中不含F(xiàn)e3+和O2等氧化性物質(zhì)；2. 制備過程中，保證生成的氫氧化亞鐵在密閉的隔絕空氣的體系中。

依據(jù)以上原理和性質(zhì)，制備氫氧化亞鐵可以采用以下的創(chuàng)新設(shè)計(jì)：

一、 加隔離層法

1. 實(shí)驗(yàn)用品

儀器 試管1支、長膠頭滴管1支、酒精燈1個(gè)、玻璃棒1個(gè)

藥品 氫氧化鈉、硫酸亞鐵、苯或煤油、蒸餾水

2. 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）取用沸騰的蒸餾水新配制的1.0mol/L的溶液2mL于試管中，立即加入苯或煤油1mL，防止被空氣氧化。

（2）用長膠頭滴管汲取已經(jīng)煮沸的NaOH溶液深入 FeSO4 溶液下層滴加，注意不要破壞苯層，可以觀察到氫氧化亞鐵的白色沉淀生成。

3. 實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：操作簡單，現(xiàn)象明顯，可以較長時(shí)間看到，這種方法便于在課堂上做演示實(shí)驗(yàn)。

二、 保護(hù)氣法

1. 實(shí)驗(yàn)用品

儀器 具支試管2支、小試管1支、玻璃導(dǎo)管、橡膠塞、止水夾藥品、稀H2SO4、NaOH溶液、鐵絲

2. 實(shí)驗(yàn)裝置：如圖一

3. 實(shí)驗(yàn)原理：打開止水夾，鐵與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣排盡試管I和試管Ⅱ中的空氣，得到無氧環(huán)境；關(guān)閉止水夾，試管I中產(chǎn)生的氫氣使得氣壓增大，將試管I中生成的硫酸亞鐵溶液壓入試管Ⅱ，氫氧化鈉溶液和硫酸亞鐵溶液接觸反應(yīng)生成氫氧化亞鐵的白色絮狀沉淀。

4. 實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將圖一中的試管固定在鐵架臺(tái)上，檢查氣密性后，打開止水夾。先往試管Ⅱ里加入煮沸的氫氧化鈉溶液，再往試管I里加入鐵和稀硫酸，加入的兩種溶液均要沒過長導(dǎo)管，然后迅速塞緊橡膠塞。

（2）在試管Ⅱ的玻璃管出口用小試管收集氫氣，口朝下移近火焰點(diǎn)燃，如果聽到“噗噗”的聲音，說明空氣已排盡，然后夾緊止水夾。

（3）試管Ⅰ中生成的FeSO4溶液被排不出的氫氣壓到試管Ⅱ，制得白色沉淀。由于試管I和試管Ⅱ中有氫氣作為保護(hù)氣，可以防止空氣中的氧氣氧化Fe（OH）2，F(xiàn)e（OH）2可以長時(shí)間存在。

5. 實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)較簡單，易操作，安全可靠。由于氫氣作為保護(hù)氣，可以很好地防止Fe（OH）2被氧化，能保存很長時(shí)間。本實(shí)驗(yàn)適合課堂演示，或課后學(xué)生興趣實(shí)驗(yàn)。

6. 類似裝置如下：

三、 電解法

1. 實(shí)驗(yàn)用品

儀器 直流電源，導(dǎo)線，鐵棒，石墨，大燒杯

藥品 新制氫氧化鈉溶液，稀鹽酸，蒸餾水，苯

2. 實(shí)驗(yàn)裝置：如圖二

3. 實(shí)驗(yàn)原理：

a為鐵電極，b為石墨電極。d中為氫氧化鈉溶液，c為苯層。接通電源后，a極電極反應(yīng)式：Fe-2e-Fe2+；b極電極反應(yīng)式：2H2O+2e-H2+2OH-。陽極（a）處產(chǎn)生的Fe2+與陰極（b）處產(chǎn)生的OH-在移動(dòng)過程中反應(yīng)生成氫氧化亞鐵白色絮狀沉淀。由于存在隔離層，可以防止被氧氣氧化。

4. 實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）利用加熱煮沸的方法除去大燒杯中NaOH溶液中溶解的氧氣

（2）再往試管中NaOH溶液的上層加入一定量的有機(jī)溶劑苯

（3）將鐵電極放入鹽酸中浸泡一下，除去表面的氧化層，再用蒸餾水沖干凈，插入NaOH溶液中，連接電源，長時(shí)間通電。過一會(huì)兒就會(huì)看到白色的沉淀出現(xiàn)，并保持很長時(shí)間。

5. 實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)：比較麻煩，但效果很好。適合第二課堂，用以激發(fā)學(xué)生興趣。

6. 類似裝置：

除了以上幾種方法外，還可以用鐵和硫酸反應(yīng)制備硫酸亞鐵和氫氣，當(dāng)空氣排進(jìn)后，溶液中加一小塊金屬鈉，用產(chǎn)生的氫氧化鈉與硫酸亞鐵制備氫氧化亞鐵。也可以用注射器吸掉空氣，讓兩種原料在注射器中反應(yīng)。

總之，化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性能夠保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和對(duì)于知識(shí)的熟練掌握。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中要盡量避免照本宣科，或過分強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，應(yīng)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)和趣味實(shí)驗(yàn)適當(dāng)改進(jìn)創(chuàng)新，開展創(chuàng)新的第二課堂，將知識(shí)性和趣味性融合在一起，能夠?qū)虒W(xué)實(shí)驗(yàn)有著很好的促進(jìn)作用，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生的興趣，提高課堂效率也有推動(dòng)作用。

作者簡介：

李曙蘭，甘肅省武威市，武威第六中學(xué)。