氫氧化亞鐵制備演示實驗的再改進

◎胡利華 （江西省南昌市第十六中學）

化學演示實驗在化學教學中起到非常重要的作用，對于學生理解化學基本概念和化學基本理論有著舉足輕重的意義。但是在實驗操作過程中，教師和學生經常發現由于各種原因，實驗效果并不理想。高中化學教師應該多方研究、積累經驗，改進實驗方案，以讓學生更好地掌握化學知識。本文作者依托自身的實驗教學經驗，就高中化學新教材中氫氧化亞鐵制備的演示實驗提出改進的措施，以期獲得更好的教學效果。

人教版新教材高一化學必修1的第三章第一節《鐵及其化合物》有關鐵的重要化合物—鐵的氫氧化物的教學中，教材給出的制備氫氧化鐵、氫氧化亞鐵的實驗設計為；在兩支試管中分別加入少量的FeCL3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入溶液，觀察并描述發生的現象。

此演示實驗可制備Fe(OH)2，但由于生成的白色絮狀沉淀Fe(OH)2性質不穩定，容易被溶液中溶解的氧氣迅速氧化為紅褐色的Fe(OH)3，學生很難長時間地觀察到白色絮狀沉淀Fe(OH)2的現象，實驗效果不理想，因此有待改進實驗設計。經過多次實驗后發現，在反應體系中保持無氧氣的狀態下，白色絮狀沉淀Fe(OH)2方能較長時間的存在。

為達到實驗中Fe(OH)2能較長時間存在的目的，便于學生理解反應體系所處環境對反應的影響，經過對相關因素的分析后，改進后的實驗設計如下；

一、改進實驗所需的儀器和藥品

（1）實驗儀器；帶支管的試管、橡膠塞、膠頭滴管（長短各1支）、導管。

（2）實驗藥品；鐵粉和6 mol·L-1的稀硫酸，NaOH溶液，水。

二、改進后的實驗裝置

改進優化后的實驗裝置如圖：

三、實驗原理

改進后的實驗，涉及的化學反應方程式為；

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，

FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4。

四、實驗步驟

（1）按實驗裝置圖連接組裝實驗儀器，檢查裝置的氣密性。

（2）長短膠頭滴管分別吸入NaOH溶液和稀硫酸，向試管中加入鐵粉，燒杯中注入適量的水。

（3）擠壓短膠頭滴管使稀硫酸滴入試管中，至液面沒過長膠頭滴管的底端。

（4）待反應鐵粉和稀硫酸充分反應后，擠壓長膠頭滴管，使NaOH溶液滴入反應體系中，觀察現象。

五、教學建議

1.調整教學順序

教材原先安排鐵的氫氧化物教學在鐵（Fe）、亞鐵離子（Fe2+）、三價鐵離子（Fe3+）之間的轉化關系之前，為有利于氫氧化亞鐵制備的反應體系中影響因素的探究，建議將鐵的氫氧化物教學放在鐵（Fe）、亞鐵離子（Fe2+）、三價鐵離子（Fe3+）之間的轉化關系之后，這樣的教學順序調整，將為學生后一步的探究奠定“鐵三角”之間轉化知識基礎的儲備。

2.增加對照性實驗

在實際教學中，可先按教材安排的常規方法制備氫氧化亞鐵，分析造成氫氧化亞鐵生成的干擾因素后再進行改進后的演示實驗教學，增強對比性，以利于學生更加直觀理解改進的原理及實驗效果，突出實驗改進的目的。

3.干擾因素的再探究

在實際教學中，可就“若想成功制備氫氧化亞鐵，還需排除哪些離子的干擾”這一問題，再向學生提問，引導學生進一步思考除了空氣中的氧氣或溶解在溶液中的氧氣會造成氫氧化亞鐵氧化為氫氧化鐵之外，還有哪些因素可造成不能成功制備得到氫氧化亞鐵。引導學生分析，若溶液中存在三價鐵離子（Fe3+），將會生成紅褐色的氫氧化鐵，對制備氫氧化亞鐵造成干擾。自然也可得出如何除去溶液中可能存在的三價鐵離子（Fe3+），也就是在反應體系中應加入鐵粉或在鐵粉稍過量的情況下，即可除去三價鐵離子（Fe3+），除雜原理為2Fe3++ Fe = 3Fe2+。這樣的教學安排既能讓學生對干擾因素進行全面分析和深刻理解，又能鞏固所學的鐵的三種價態之間的轉化關系，達到學以致用的目標。

六、實驗改進后的分析

1.演示實驗改進原理的分析

因為Fe(OH)2在空氣中易被氧化成Fe(OH)3,故要長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除裝置中的空氣或氧氣。裝置是先用鐵粉和稀硫酸產生的氫氣將裝置中的空氣排盡,并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中。若需將Fe(OH)2轉化為Fe(OH)3，只需將試管口的橡膠塞拔出即可，看到白色絮狀沉淀迅速轉變成灰綠色，過一段時間后將呈現出紅褐色。

2.演示實驗改進促進學生發展

普通高中化學課程標準總目標中提出，學習科學探究方法，發展學生自主學習能力，養成良好的思維習慣，能運用化學知識和科學方法解決一些問題。化學演示實驗改進更激發了學生學習化學的興趣，創設生動活潑的教學情境，培養學生的科學態度和價值觀。通過此次氫氧化亞鐵制備演示實驗的改進，讓學生能結合已有的化學知識和原理，掌握干擾或避免某些化學反應的原理和方法，能夠引導學生發揚從現象到本質的探究精神，教學中可將干擾因素予以重點分析，引導學生探討環境因素對化學反應的影響進行深入思考、提出解決方法，培養學生化學學科“宏觀辨識與微觀探析”的核心素養，促進學生化學學科思維能力的發展。

3.演示實驗改進的結果評價

此次實驗改進設計安全且易于操作，現象明顯，便于學生長時間觀察，同時，改進也將使得實驗更科學化、微型化，符合化學新課程新教材的內涵要求。※