專題十三 氫氧化鐵膠體的制備

賴陸鋒

高考動向

熟悉Fe（OH）3膠體的制備原理。

考點分析

Fe（OH）3膠體的制備

（1）原理。

FeCl3+3H2OFe（OH）3（膠體）+3HCl

（2）操作步驟。

向沸水中加入幾滴FeCl3的飽和溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，停止加熱。

（3）注意事項。

①只能用蒸餾水不能用自來水代替，自來水中含次氯酸根離子，會使氫氧化鐵膠體聚沉。

②只能用飽和氯化鐵溶液，稀氯化鐵溶液含三價鐵離子太少不足以形成足夠多的氫氧化鐵聚合成膠體。

③加熱時間不宜過長，時間長了會使氫氧化鐵膠體聚沉變成氫氧化鐵沉淀。

④實驗過程不能用玻璃棒攪拌，否則溶液出現渾濁。

考點突破

1. 鑒別膠體與其它分散系的方法：丁達爾效應。

由于膠體粒子直徑在1～100nm之間，會使光發(fā)生散射，可以使一束直射的光在膠體中顯示出光路。

2. 判斷膠粒帶電荷的實驗方法：電泳。

膠體粒子中有一部分通常情況下是帶電荷的，因為物體由一大塊分散為無數膠體粒子后，表面積急劇增大，所以膠體的微粒有很大的表面積，所以具有較強的吸附能力。一般情況下，金屬氫氧化物、金屬氧化物的膠體微粒易于吸附正電荷而帶正電，非金屬氧化物、金屬硫化物易于吸附負電荷而帶負電。當這些電荷在電場的作用下做定向移動的時候，就會出現電泳現象，即膠體粒子向兩極移動，使分散系發(fā)生顏色變化。

3. 分離溶液和膠體的方法：滲析法。

膠體粒子可以透過濾紙但不能透過半透膜，溶液中粒子小，可以透過濾紙也可以透過半透膜，因而可以使用半透膜滲析的方法來分離溶液和膠體。如分離出淀粉中的氯化鈉的實驗：

實驗步驟

（1）把10mL淀粉膠體和5mLNaCl溶液的混合液體，加入用半透膜制成的袋內，將此袋浸入蒸餾水中（如圖1）（半透膜可用雞蛋殼膜、牛皮紙、膠棉薄膜、玻璃紙等制成，它有非常細小的孔，只能允許較小的離子、分子透過）。

（2）2min后，用兩支試管各取燒杯中的液體5mL，向其中一支試管里滴加少量AgNO3溶液，向另一支試管里滴加少量碘水，觀察現象。

實驗現象：可以看到在加入AgNO3溶液的試管里出現了白色沉淀；在加入碘水的試管里并沒有發(fā)生變化。

實驗結論：Cl-能透過半透膜，從半透膜袋中擴散到了蒸餾水中，淀粉不能透過半透膜，沒有擴散到蒸餾水中。膠體分散質的粒子比溶液分散質的粒子大。

注意事項：半透膜袋要經檢驗未破損，否則，淀粉粒子也會進入蒸餾水。不能用自來水代替蒸餾水，否則，實驗結論不可靠。一般要在2min以后再作Cl-的檢驗，否則，Cl-出來的太少，現象不明顯。

4. 膠體凝聚的方法。

（1）加入電解質：電解質電離出的陰、陽離子與膠粒所帶的電荷發(fā)生電性中和，使膠粒間的排斥力下降，膠粒相互結合，導致顆粒直徑>10-7m，從而沉降。

（2）加入帶異性電荷膠粒的膠體。

（3）加熱、光照或射線等：加熱可加快膠粒運動速率，增大膠粒之間的碰撞機會。如蛋白質溶液加熱，較長時間光照都可使其凝聚甚至變性。

【例1】在水泥、冶金工廠，常用高壓電對氣溶膠作用，以除去大量煙塵，減少對空氣的污染，這種做法應用的原理是（ ）

A. 丁達爾現象 B. 電泳 C. 滲析 D. 凝聚

【解析】膠粒帶電，在電場作用下向電極一方移動而聚沉。

【答案】B

【例2】淀粉溶液中加入淀粉酶，在一定條件下作用后，裝入半透膜袋，再浸入蒸餾水中，蒸餾水中將會大量地增加的是（ ）

A. 淀粉酶 B. 淀粉 C. 葡萄糖 D. 酒精

【解析】在淀粉酶作用下，淀粉水解生成葡萄糖，葡萄糖溶液屬于溶液，可以透過半透膜。

【答案】C

【例3】下列各項操作中，能發(fā)生“先沉淀后溶解”現象的是（ ）

A. 向飽和Na2CO3溶液中通入過量的CO2

B. 向Fe（OH）3 膠體中逐滴滴入過量的稀H2SO4

C. 向AgI膠體中逐滴加入過量的稀鹽酸

D. 向硅酸鈉溶液中逐滴加入過量的鹽酸

【解析】膠體遇酸、堿、鹽溶液會聚沉。此題生成的Fe（OH）3沉淀又溶于硫酸中，

【答案】B

決勝高考

1. 下列關于Fe（OH）3膠體的說法中不正確的是

A. Fe（OH）3膠體與食鹽溶液混合將產生凝聚現象

B. Fe（OH）3膠體粒子在電場影響下將向陽極移動

C. 膠體中Fe（OH）3膠體粒子不停地作布朗運動

D. 光線通過Fe（OH）3膠體時會發(fā)生丁達爾效應

2. 500 mL 2 mol/L FeCl3溶液和500 mL 2 mol/L明礬溶液分別滴入沸水中，加熱制成分散系甲、乙，經測定，甲分散系中分散質的粒子直徑大小在1～100 nm之間，乙分散系中分散質的粒子直徑大小在10-9～10-7 m之間。下列關于甲、乙分散系的判斷合理的是

A. 在暗室里用一束明亮的“強光”照射甲、乙，發(fā)現甲有丁達爾效應，乙沒有丁達爾效應

B. 向甲、乙中分別滴加過量的氫氧化鈉溶液，現象都是“先聚沉，后溶解”

C. 向甲、乙中分別滴加過量的氫碘酸，最終現象分別是深褐色溶液、無色溶液

D. 蒸干、灼燒FeCl3溶液和明礬溶液會得到對應的固體鹽

3. 下列實驗裝置或操作與粒子的大小無直接關系的是

4. 對于數以千萬計的化學物質和為數更多的化學反應，分類法的作用幾乎是無可替代的。

（1）用潔凈的燒杯取少量蒸餾水，用酒精燈加熱至沸騰，向燒杯中逐滴加入1mol/L的FeCl3溶液，可制得一種紅褐色膠體。

①反應的化學方程式為____________________________。

②如何用較簡單的方法判斷膠體是否制備成功？

________________________________________________________________________________。

（2）若向該膠體中加入飽和（NH4）2SO4溶液，發(fā)生的現象是_________________________；

原因是__________________________________________。

5.取少量Fe2O3粉末（紅棕色）加入適量鹽酸，發(fā)生反應的化學方程式：_________________，反應后得到的溶液呈________色。用此溶液分別做如下實驗：

（1）取少量溶液置于試管中，滴入幾滴NaOH溶液，可觀察到有紅褐色沉淀生成，反應的化學方程式為__________，此反應屬于________。

（2）在小燒杯中加入20 mL蒸餾水，加熱至沸騰后，向沸水中滴入幾滴飽和FeCl3溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈_______色，即制得Fe（OH）3膠體。

（3）取另一只小燒杯也加入20 mL蒸餾水，向燒杯中加入1 mL FeCl3溶液，振蕩均勻后，將此燒杯（編號甲）與盛有Fe（OH）3膠體的燒杯（編號乙）一起放置于暗處，分別用激光筆照射燒杯中的液體，可以看到________燒杯中的液體產生丁達爾效應，這個實驗可以用來區(qū)別__________________。

（4）取乙燒杯中少量Fe（OH）3膠體置于試管中，向試管中滴加一定量的稀HI溶液，邊滴加邊振蕩，會出現一系列變化。

①先出現紅褐色沉淀，原因是__________________。

②隨后沉淀溶解，溶液呈黃色，寫出此反應的離子方程式：__________________________。

③最后溶液顏色加深，原因是__________________（用離子方程式表示）。

④用稀鹽酸代替稀HI溶液，能出現上述哪些相同的變化現象？________（寫序號）

6. 某化學興趣小組的同學按照下面的實驗方法制備氫氧化鐵膠體：首先取少量蒸餾水于潔凈的燒杯中，用酒精燈加熱至沸騰，向燒杯中逐滴滴加飽和的FeCl3溶液繼續(xù)煮沸，至液體呈透明的紅褐色。反應原理為FeCl3+3H2OFe（OH）3（膠體）+3HCl。

（1）判斷膠體制備是否成功，可利用膠體的__________。

（2）在做制備氫氧化鐵膠體的實驗時，有些同學沒有按要求進行，結果沒有觀察到膠體，請你預測其現象并分析原因：

①甲同學沒有選用飽和氯化鐵溶液，而是將稀氯化鐵溶液滴入沸水中，結果沒有觀察到________________________，其原因是____________________________________________。

②乙同學在實驗中沒有使用蒸餾水，而是用自來水，結果會_______________，原因是________________________。

③丙同學向沸水中滴加飽和氯化鐵溶液后，長時間加熱，結果會________，原因是_____________________________。

（3）丁同學按要求制備了Fe（OH）3膠體，但是他又向Fe（OH）3膠體中逐滴加入了稀H2SO4溶液，結果出現了一系列變化。

①先出現紅褐色沉淀，原因是______________________。

②隨后沉淀溶解，此反應的離子方程式是____________。

7. 將鋁粉逐漸投入飽和氯化鐵的黃色溶液中，首先看到溶液變成紅褐色，并產生氣泡；后來有少量的紅褐色的沉淀，并有少量的能被磁鐵吸引的黑色沉淀物質生成，請回答下列問題：

（1）紅褐色溶液物質是_________________________，紅褐色的沉淀是____________，氣泡的成分是_____________，黑色物質是_____________________。

（2）除去紅褐色溶液中少量沉淀的實驗方法是

。

（3）試用簡潔的文字和化學方程式解釋上述實驗現象：

。

答案點撥

1. B解析：Fe（OH）3膠體粒子帶正電荷，在電場影響下將向陰極移動，B錯。

2. C解析：選C 由題意可知，甲、乙分散系都是膠體，A錯誤；氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液，而氫氧化鐵不溶，B錯誤；鐵鹽能氧化I-生成I2，I2溶于水呈深褐色，C正確；蒸干并灼燒氯化鐵溶液得到氧化鐵，蒸干明礬溶液得到KAl（SO4）2，D錯誤。

3. C解析：直徑大于1 nm小于100 nm的膠體粒子能透過濾紙，但不能透過半透膜，溶液中的粒子直徑小于1 nm，可透過半透膜和濾紙，而濁液的分散質粒子直徑大于100 nm，不能透過濾紙和半透膜；丁達爾效應是膠體粒子對光線的散射作用形成的，而溶液中的小分子或粒子對光線的散射作用非常微弱，故無此現象；萃取是利用了物質在不同溶劑中溶解性的不同，與分散質粒子大小無關。

4.（1）①FeCl3+3H2OFe（OH）3（膠體）+3HCl ②若該分散系能產生丁達爾效應，則制備成功；否則，不成功。

（2）形成紅褐色沉淀 （NH4）2SO4電離出的SO42-中和Fe（OH）3膠粒所帶的正電荷，使微粒變大，生成沉淀。

解析：可利用丁達爾效應確定膠體制備是否成功；向Fe（OH）3膠體中加入飽和硫酸銨溶液可使膠體發(fā)生聚沉，產生紅褐色沉淀。

5.

解析：氯化鐵溶液顯酸性，鋁粉投入飽和氯化鐵溶液中可以發(fā)生置換反應產生氫氣，進而又促進了鐵離子水解，所以有紅褐色的氫氧化鐵沉淀。還有部分氫氧化鐵以膠體形式存在于溶液中，所以沉淀后溶液變紅褐色。

（作者單位：平遠縣平遠中學）

責任編校 李平安